DE1903069A1

DE1903069A1 - Screw rotor pump for fluids

Info

Publication number: DE1903069A1
Application number: DE19691903069
Authority: DE
Inventors: Spira Wilhelm H
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-01-22
Filing date: 1969-01-22
Publication date: 1970-11-05

Description

Dipl.-lng. G. Sdiliebs 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-Straße 14 Dipl.-Ing. G. Sdiliebs 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-Strasse 14

Patentanwalt Telefon (06151) 70928Patent attorney phone (06151) 70928

Postscheckkonto: Frankfurt a. M. 111157 Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt Telegramme: inventronPostal checking account: Frankfurt a. M. 111157 Bank details: Deutsche Bank AG., Darmstadt Telegrams: inventron

An dasTo the

Deut seile PatentamtGerman patent office

Minchen 2 1903069Minchen 2 1903069

Zw eibrückenstr. 12Zw eibrückenstr. 12th

Ihr Zeichen Ihr Schreiben Meia Zeldian S 089 Tog 21. 1. 1969Your sign Your letter Meia Zeldian S 089 Tog 21. 1. 1969

Patent- anmeldung Anmelder: Wilhelm H. Spira, Darmstadt.Patent registration Applicant: Wilhelm H. Spira, Darmstadt.

Schraubenrotorpumpe für Flüssigkeiten.Screw rotor pump for liquids.

Die Erfindimg bezieht sich auf Schraubenrotorpumpen zur Förderung von Flüssigkeiten und betrifft eine Bauart mit zylindrischem Rotor, insbesondere zur Verwendung als Schmierölpumpe in Getrieben jeglicher Art.The invention relates to screw rotor pumps for pumping liquids and relates to a type with cylindrical rotor, especially for use as a lubricating oil pump in all types of gearboxes.

Bisher sind zur Schmierölveraorgung in Getrieben vorwiegend Einkolbenpuiapen mit Nockenwellenbetätigung oder Zahnradpumpen verwendet worden. Diese Pumpen stellen in der Herstellung und im Antriebsbedarf einen erheblichen Mehraufwand dar.So far, single-piston pumps with camshaft actuation or Gear pumps have been used. These pumps represent a considerable requirement in terms of manufacture and drive Additional effort.

Es sind bereits Schraubenrotorpumpen für eine oder zwei Dreinrichtungen 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- odor Zahnradpumpen das konstruktive Merkmal gemeinsam, daß ihre Gehäuse mehrteilige und verhältnismäßig kompliziert gestalteteThere are already screw rotor pumps for one or two triple devices with conical, cylindrical or spherical rotor known, in the outer surface of which Conveyor screw cut more or less deeply as a groove is. They all have that with pumps of other types such as piston, centrifugal or gear pumps structural feature in common that their housing is multi-part and relatively complicated

Brief vom Blatt 2 Dipl.-Ing. G. SchliefetLetter from page 2 Dipl.-Ing. G. fell asleep

^an das Deutsche Patentamt, Minchen Patentanwalt ^ ^to the German Patent Office, Minchen Patent Attorney ^

Gußkörper sind, bedingt durch die dicht zu haltenden lager für die Antriebswelle des Förderkörpers, die seitlich des Pumpenraumes anzuordnenden Ein- und Auslauföffnungen und deren Verbindungskanäle mit jenem (deutsche Patentschrift 704 632). Anfertigung und Bearbeitung solcher komplizierten Gußstücke und ihr Zusammenbau mit dem Pörderkörper und dessen Antriebswelle einschließlich der empfindlichen Dichtungen an dieser erfordern viel Zeit und Sorgfalt. Beides wirkt sich in denKosten aus, so daß sich Schraubenrotorpumpen trotz unbestreitbarer Vorteile,- von Sonderfällen abgesehen, bisher nicht einführen konnten.Cast bodies are due to the tightly held bearing for the drive shaft of the conveyor body, the Inlet and outlet openings to be arranged at the side of the pump chamber and their connecting channels with that (German patent specification 704 632). Production and processing such complicated castings and their assembly with the conveyor body and its drive shaft including the sensitive seals on this require a lot of time and care. Both have an effect in the cost, so that screw rotor pumps are in spite of indisputable advantages, - apart from special cases, could not introduce so far.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine SchrauiDenrotorpumpe für eine Drehrichtung mit zylindrischem Rotor und rotationssymmetrischen Gehäuse zu schaffen, die nach Art eines Kugellagers auf vorhandene.We 11en aufziehbar ist, also keiner eigenen Antriebswelle be- ' darf, und so insbesondere als Schmierölpumpe in Ge- ^;- trieben jeglicher Art verwendbar ist. . .The object of the invention is to create a screw rotor pump for one direction of rotation with a cylindrical rotor and a rotationally symmetrical housing, which can be pulled onto existing bearings in the manner of a ball bearing, i.e. it does not need its own drive shaft, and so in particular as a lubricating oil pump in Ge - ^; - Drives of any kind can be used. . .

Zur Lösung dieser Aufgabe erhält die Pumpe erfindungs— : gemäß einen ringförmigen Aufbau derart,. daß.ihr Rotor als auf eine Welle aufziehbarer Ring ausgebildet ist und in einem in eine Bohrung einsetzbaren hohlring- j förmigen, nach innen offenen Gehäuse läuft", dessen.:In order to solve this problem, the pump is provided according to the invention: according to an annular structure such. that.your rotor is designed as a ring that can be pulled onto a shaft and in a hollow ring that can be inserted into a bore shaped, inwardly open housing runs ", whose .:

eine Stirnfläche eine Anzahl ringförmig verteilter. . ' Einlauf öffnungen besitzt und ,das. auf seiner äußeren-Mantelfläche eine Ringnut--aufweist,- in die iron einem - ringförmigen Druckraum an-der· änderen Stirnflache■ausgehende Aus1aufbohrungen münden. In die als'Aufnähme für ihr Gehäuse dienende Bohrung der Wandung eines Aggregates, mit dem die' Pumpe zusammengeb'aut" ist, ist ·an end face a number of annularly distributed. . 'Inlet openings and that. on its outer jacket surface an annular groove - has - in the iron one Annular pressure space on the other end face outgoing Open out bores. In the als'aufnähme The hole in the wall of a unit with which the 'pump is assembled' is used for its housing

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Brief vom Blatt 3 . Dipl.-Ing. G. Schliebs Letter from sheet 3. Dipl.-Ing. G. Schliebs

^an das Deutsche Patentamt, München " Patentanwalt ^to the German Patent Office, Munich "Patent Attorney

lediglich der äruckseitige Förderkanal für die Plussig-,keit einzubringen, und zwar so, daß dessen Mündung in der Ebene der Ringnut im Gehäusemantel liegt«,only the outer feed channel for the plus, speed to be introduced in such a way that its mouth in the plane of the ring groove in the housing shell lies «,

Die aus wenigen !eilen bestehende Pumpe kann kugellagerähnlich auf jeder angetriebenen Welle angebracht werden und bedarf so keines eigenen Antriebs wie auch keiner eigenen Lagerung ihres schraubenförmig ausgebildeten Rotors. Die pumpe - und die Welle, auf die ihr Rotor aufgesogen ist - taucht möglichst tief in die zu fordernde Flüssigkeit ein« Ihre Fordermengen- . charakteristik ist drehzahllinear, insbesondere auch in unteren Drehzahlbereichen, wie sie oft in Zahnradgetrieben vorhanden sind.· Die besondere Anordnung der Ölstromführung gewährleistet fast nahezu gleichbleibenden Druck in allen Drehzahlbereichen. Die Fertigungstoleranzen zwischen Rotor und Gehäuse können größer sein als die herkömmlicher tragender Kugellager.The pump, which consists of a few parts, can be similar to ball bearings can be attached to each driven shaft and thus does not require its own drive as well no own storage of their helical design Rotor. The pump - and the shaft on which your rotor is sucked up - is immersed as deeply as possible in the liquid to be conveyed. The characteristic is speed linear, especially in the lower speed ranges, as is often the case in gear drives The special arrangement of the oil flow ensures that the oil flow is almost constant Pressure in all speed ranges. The manufacturing tolerances between the rotor and the housing can be larger than the conventional load bearing ball bearings.

Allein die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Pumpe un-. mittelbar 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 un-. indirectly and without machining in an existing ball bearing bore used and can also be driven by the ball bearing shaft, illustrates the simple Assembly.

In einer fertigungatechnisch besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung besteht das Gehäuse aus einem Außenring, in dessen Stirnränder je eine gegen den Rotor als Innenring dichtende Ringscheibe eingesetzt ist, von denen eine gleichmäßig auf ihrem Umfang verteilt mit den Einlauföffnungen besetzt ist.In an embodiment of the invention that is particularly advantageous in terms of production engineering, the housing consists of an outer ring, in each of its end edges an annular disk sealing against the rotor as an inner ring is used, of which one evenly distributed over its circumference with the Inlet openings is occupied.

Um trotz des gedrängten Aufbaue in den Abmessungen eines Kugellagers eine befriedigende Pumpenleistung zu erzielen,· ■ empfiehlt es sich, das Verhältnis von Gehäusevolumen undDespite the compact structure in the dimensions of a Ball bearings to achieve a satisfactory pump performance, ■ It is advisable to determine the ratio of housing volume and

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Brief vom Blatt 4 Dipl.-Ing. G. Schliebs Letter from page 4 Dipl.-Ing. G. Schliebs

^an das Deutsche Patentamt, Mine hen Potentonwait ^to the German Patent Office, Minehen Potentonwait

Rotorvolumen so groß wie möglich zu machen und den Durchflußwiderstand so klein wie möglich zu halten. Dies läßt sich erfindungsgemäß mit einem mehrgängigen Schraubenrotor und weiter dadurch erreichen, daß die Zahl der Einlauföffnungen im Gehäuse mindestens gleich dem Zweifachen der Zahl der Gänge ist. Y/eiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Uutenflanken an der Einlauf-Stirnfläche des Rotors in einer etwa radial ausgerichteten Schneide auslaufen«Make the rotor volume as large as possible and reduce the flow resistance as small as possible. According to the invention, this can be achieved with a multi-start screw rotor and further thereby achieve that the number of inlet openings in the housing is at least equal to twice the number of gears is. In addition, it has proven to be advantageous that the Uutenflanken on the inlet end face of the rotor run out in an approximately radially aligned cutting edge «

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt, das im folgenden zur Erläuterung der Erfindung beschrieben wird. In der Zeichnung zeigen:In the drawing is a preferred embodiment shown, which is described below to explain the invention. In the drawing show:

Pig» 1 einen Längsschnitt durch die Pumpe mit hälftig geschnittenem Rotor undPig »1 shows a longitudinal section through the pump with the rotor cut in half and

Pig. 2 eine Seitenansicht von der Ansaugseite mit zumPig. 2 is a side view from the suction side with the

!Teil aufgeschnittener Stirnwand ihres Gehäuses.Part of the cut-open front wall of your housing.

Pig. 2 der Zeichnung zeigt, wie die Pumpe nach Art eines Kugellagers zwischen Welle 16 und Bohrung in der Wandung eines beliebigen Aggregates eingebaut ist. Auf die Welle ist der mit schraubenförmigen Nuten 6 versehene mehrgängige Rotor 2 nach Art des Innenringes eines Kugellagera 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 eine bauliche Einheit nach Art eines Kugellagers.Pig. 2 of the drawing shows how the pump in the manner of a Ball bearing between shaft 16 and hole in the wall any aggregate is installed. The multi-thread provided with helical grooves 6 is on the shaft Rotor 2 drawn up in the manner of the inner ring of a ball bearing. The housing in which this rotor runs is made from an outer ring 1 and two annular disks 3, 4, which are inserted tightly into annular grooves 10 at its end edges. Housing and rotor thus form a structural unit in the manner of a ball bearing.

Die Ringscheibe 3 trägt auf ihrem Umfang verteilt eine Anzahl Löcher 5 als Einlauföffnungen für das Pumpengehäuee, die auf der Außenseite konisch angefaat sind· An der The annular disk 3 has a number of holes 5 distributed on its circumference as inlet openings for the pump housing, which are tapered on the outside

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Brief vom Blatt 5 Dipl.-Ing. G. Schli»b*Letter from page 5 Dipl.-Ing. G. Schli »b *

^an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt ^to the German Patent Office, Munich Patent Attorney

gegenüberliegenden Ringscheibe 4 ist im Außenring 1 ein ringförmiger Druckraum 9 ausgespart, von dem eine Anzahl gleichmäßig auf dem Umfang verteilter Bohrungen 7 als Auslaufkanäle zu einer Ringnut 15 im Außenmantel des Ringes 1 führen. Eine Bohrung 13 in der Wandung 14 koinzidiert bei eingebauter Pumpe mit dieser Ringnut 15 (Fig. 2).Opposite ring disk 4, an annular pressure chamber 9 is recessed in the outer ring 1, one of which Number of holes 7 evenly distributed on the circumference as outlet channels to an annular groove 15 in the outer jacket of the ring 1 lead. A bore 13 in the wall 14 coincides with this when the pump is installed 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 der Einlauf-Stirnfläche des Rotors auch dann, wenn der Nutenquerschnitt aus Fertigungsgründen trapezförmig ist, etwa radial zur Pumpenachse ausgerichtet 3ein sollten.The flanks of the helical grooves 6 in the rotor 2 run out in cutting edges at its end faces, from which at least the cutting edge 8 in the inlet end face of the rotor even if the groove cross-section is trapezoidal for manufacturing reasons, 3ein should be aligned approximately radially to the pump axis.

Die Pumpe arbeitet in der Darstellung nach Fig. 2 in der Drehrichtung des Pfeiles 11 in Fig. 1. Die durch die Einlauflöcher 5 in Pfeilrichtung 12 eintretende Flüssigkeit wird von den Schneidkanten 8 de3 mehrgängigen Innenringe β oder Rotors 2 aufgenommen und von seinen schraubenförmigen Nuten 6 zum Druckraum 9 gefördert. Von dort strömt sie durch die Bohrungen 7 in die Ringnut 15 im Pumpengehäuse oder Außenring 1 und durch die Bohrung 13 in Richtung des Pfeiles 17 zu den einzelnen Verbrauchern. Der Nutenquerschnitt kann über die Rotorlänge konstant sein oder in Förderriohtung abnehmen, wie in Fig. 2 dargestellt, um der geförderten Flüssigkeit im Pumpengehäuse durch den Verdrängungseffekt eine erhöhte Geschwindigkeit zu erteilen, die dann hinter der Pumpe in Druck umgesetzt werden kann.In the illustration according to FIG. 2, the pump works in the direction of rotation of arrow 11 in FIG. 1. Through the inlet holes 5 liquid entering in the direction of arrow 12 is formed by the cutting edges 8 de3 multi-thread inner rings β or rotor 2 was added and conveyed to the pressure chamber 9 by its helical grooves 6. From there it flows through the bores 7 into the annular groove 15 in the pump housing or outer ring 1 and through the bore 13 in the direction of arrow 17 to the individual consumers. The groove cross-section can be constant over the length of the rotor be or decrease in conveying direction, as shown in Fig. 2, around the pumped liquid in the pump housing an increased speed due to the displacement effect to be issued, which can then be converted into pressure behind the pump.

Statt dessen können - bei konstantem Nutenquerschnitt der Pumpenraum und Rotor auch kegelstumpfförmig, mit der Basis auf der Druckseite, ausgebildet sein, wie dies an »loh bekannt ist,Jedoch ist diese Ausführung in denInstead, with a constant groove cross-section, the Pump chamber and rotor also frustoconical, with the Base on the pressure side, as is known from an early days. However, this design is in the

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Brief vom Blatt 6 Dlpl.-Ing. G. Sdiliebt Letter from sheet 6 Dlpl.-Ing. G. Sdiloves

!Toleranzen empfindlicher und daher fertigungstechnisch • teurer als die zylindrische Ausführung»! Tolerances more sensitive and therefore production-related • more expensive than the cylindrical version »

Die Ausführung kann im Rahmen der Erfindung gegenüber dem Ausführungsbeispiel in v/eiteren Einzelheiten abgewandelt werden, um die Pumpe besonderen Anforderungen anzupassen. So wird, wenn die Pumpe nur teilweise unter dem Flüssigkeitsapiegel 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 Stirnscheibe 4 einstückig, z.Bo als Spritzoder Druckgußteil ausgebildet ist, und nu-r die Stirnscheibe 5 nach dem Einbau des Rotors 2 eingesetzt wird. Die Sammelnut 15 im Außenring 1 kann entfallen und statt dessen in die Wandung 14 eingedreht werden und die Bohrung enthalten.Within the scope of the invention, the design can be modified in further details compared to the exemplary embodiment to adapt the pump to special requirements. So if the pump is only partially under the liquid level, 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 virtue of its outer ring 1 in one piece with the end plate 4, e.g. as an injection or Die-cast part is formed, and only the end disk 5 is used after the rotor 2 has been installed. The collecting groove 15 in the outer ring 1 can be omitted and instead screwed into the wall 14 and the bore contain.

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Claims

Letter from sheet 7 Dlpl.-Ing. G. Sdilfebs to the German Patent Office, Munich Patent Attorney Patent Claims

1. Sclirauben 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 is and runs in a hollow ring-shaped, inwardly open housing (1.3 »4) that can be inserted into a bore, one end face (3) of which has a number of annularly distributed inlet openings (5) and that on its outer circumferential surface has an annular groove (15) into which from an annular pressure chamber (9) to the other End face (4) outgoing outlet bores (7) open.

2. Screw rotor pump according to claim 1, characterized in that the housing consists of an outer ring (1) .In whose front edges each have a sealing against the inner ring (2) Annular disk (3, 4) is used, one of which (3) is evenly distributed over its circumference with the inlet openings (5) is busy.

3. Screw rotor pump according to claim 1 or 2, characterized by a multi-thread screw rotor (2) and characterized by that the number of inlet openings (5) is at least equal to twice the number of aisles (6).

4. Screw rotor pump according to claim 3 »characterized gekennzeiohnet that the flanks of the grooves (6) in the rotor (2) at its End faces run out in cutting edges (8) directed approximately radially to the pump axis.

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