螺杆泵的制作方法

1.本发明涉及一种螺杆泵，该螺杆泵包括壳体，该壳体具有一个通孔，该通孔由至少两个相交的孔组成，每个相交的孔容纳一主轴，其中主轴具有蜗杆型材，蜗杆型材部分啮合并且在液压弯曲压力的作用下，在定义的弯曲方向呈操作弯曲形式。


背景技术：

2.这种螺杆泵用于输送变化广泛的流体介质。螺杆泵包括具有通孔的壳体，该通孔由至少两个相交的孔形成。这些孔中的每一个孔容纳一个主轴，其中通常一个主轴是驱动主轴，另一个是通过另一主轴驱动的运行主轴。有时设有两个运行主轴，它们布置在接合主轴的中心的两侧，其中，在这种情况下，通孔由三个相交的孔组成。主轴具有与其啮合的相应的蜗杆型材，其中，齿啮合形成了空腔，这些空腔形成了用于待输送流体的输送室。由此，可以将一侧供应的流体从吸入侧输送至压力侧，在该压力侧输送流体。这种螺杆泵的结构和功能原则上是已知的。
3.如上所述，螺杆泵在恒定的压力下吸入要在吸入侧输送的流体并将其输送到压力侧。这导致在吸入侧和压力侧之间形成相应的压差，根据螺杆泵的设计，该压力差的范围可以从几巴到远高于100巴。这意味着，特别是在压差特别高的情况下，由于流体路径被限定在泵内部并且始终沿限定的方向定向，因此相应的液压弯曲压力被施加到主轴上。该液压弯曲压力导致主轴沿限定的弯曲方向弯曲，即通常安装在两个主轴端的区域中的滑动轴承中的主轴出现轻微偏转，即，发生变形。由于主轴布置在壳体的相应孔中，该壳体既可以是单个壳体，也可以是插入外部壳体中的插入物，并且所述主轴在相应的孔内旋转，因此主轴相对于孔壁的位置发生变化，即给定的环段状间隙的宽度由于弯曲而在一侧略微增大，而在另一侧则变得略微变窄，其中当从主轴的长度看时，该宽度变化由于弯曲的几何形状而自然地变化。为了防止主轴或蜗杆型材因该弯曲而与孔内壁接触，从而产生严重磨损，请选择具有相应加大尺寸的孔直径，以便在即使出现弯曲的情况下依然能在最大的弯曲区域中保有相应的距离。另外，已知将主轴偏离轴线地布置在中心孔中，即，主轴轴线相对于弯曲方向稍微偏离中心。这种设计应设计成使得在最大弯曲的区域中，主轴与孔壁沿着弯曲方向和沿着与弯曲方向相反的方向上的距离约相等。这导致在该区域中在主轴和孔内壁之间具有几乎恒定的间隙宽度。围绕所有主轴的间隙大小是计算输送量的一个因素，其中在通孔由两个孔组成的情况下，该主轴的形状约为八字形。这是因为通过该间隙存在一定程度的泄漏，即一定量的未被输送的流体。间隙或外围间隙横截面越大，泄漏比例越大。
4.因此，基于指示在此方面有所改进的螺杆泵的问题来提出本发明。


技术实现要素：

5.为了在起初引用的类型的螺杆泵中实现该目的，本发明中规定到，每个孔被构造为狭槽，该狭槽具有较长的第一对称轴和较短的第二对称轴，较短的第二对称轴与较长的第一对称轴垂直，其中较长的第一对称轴沿弯曲方向延伸。
6.因此，根据本发明的螺杆泵不具有如现有技术中通常出现的中心孔即圆形孔，而是具有狭槽状孔，即不具有唯一半径而是由彼此正交的两个不同对称轴限定的孔，狭槽状孔具有较长的第一对称轴和较短的第二对称轴，其中较短的第二对称轴与较长的第一对称轴垂直。较长的对称轴沿弯曲方向延伸，而较短的对称轴沿与弯曲方向正交的方向延伸。该实施例具有的优点是，首先，仍然可以使主轴挠曲，因为当沿着对称轴线发生挠曲时，孔内有足够的空间以确保主轴或其蜗杆型材不会抵靠孔内壁延伸。但是，在与之正交的方向上不会发生变形，这是因为采用了狭槽状设计，可以减小孔的相对壁面之间的距离，从而总的来说，第二对称轴的方向上的间隙宽度比第一对称轴的方向上的间隙宽度小。因此，由于这种狭槽状的孔几何形状，总的缝隙横截面面积可以明显减小，因为，由于狭槽状的设计具有较长和较短的对称轴，所以围绕各个主轴的间隙在外围上不具有恒定的宽度，而是具有在外围周围变化的宽度。根据相对的孔内壁区域与在较短的对称轴线上的主轴有多接近，间隙宽度相应地大大减小，这又反映为整体间隙横截面相应地大大减小。
7.因此，间隙横截面的这种减小必然导致在压差范围内泄漏量的显著减小，其中测试表明，很容易将减小量提供到25％或更多。
8.因此，根据本发明的螺杆泵或根据本发明提供的孔的几何形状首先允许无问题且低磨损的泵运行，因为主轴可在不出现问题的情况下由液压弯曲压力而引起弯曲，并且在长的对称轴的方向上总是与相邻的孔壁保持足够的距离，并且与此同时，由于在短的对称轴的方向上减小的间隙直径，因此整体间隙横截面大大减小，从而大大减小泄露量。与先前的圆形状孔的几何形状相比，这首先可以使操作中产生的磨损极低，其次可以更有效地进行传输操作。
9.为了使主轴或蜗杆型材在较长的第一对称轴方向在两侧的距离与在较长的第一对称轴的方向上的距离基本相同，适于将卸载状态的主轴或其主轴轴线布置成偏离第一对称轴的中心，即，准偏向放置主轴或其主轴轴线。如上所述，等距的位置最终涉及最大的主轴弯曲区域，其中该区域通常位于主轴中部区域。
10.适当地进行布置，使得主轴定位成使得对于泵的吸入侧和压力侧之间的限定的压差或在限定的压差范围内，蜗杆型材和孔内壁在第一对称轴的方向上的间隙宽度大于其在第二对称轴的方向上的间隙宽度。这意味着主轴的布置成使得在弯曲的情况下，蜗杆型材在两个轴向方向上沿第一对称轴方向与孔内壁的距离始终大于正交于第二对称轴上的距离或间隙宽度。因此，在操作中，在第二对称轴的方向上的间隙总是比在第一对称轴的方向上的间隙窄。最后，在该弯曲区域中，因此可以在两个对称轴的方向上获得对称条件。
11.如上所述，每个孔被设计为狭槽状的孔，具有长度不同的两个对称轴，这两个对称轴彼此正交。这样的孔可以例如使用铣削工具形成，该铣削工具不仅允许形成圆柱形孔，而且允许其在第一对称轴的方向上轻微延伸成狭槽状。此外，还存在另一种可能性，通过磨削圆柱形孔，来延伸狭槽状的孔。首先，制作一个圆柱形孔，然后以定义的方式磨削该圆柱形孔以形成较长的对称轴。相比之下，形成孔的另一替代可能性是由两个分开的相交的单个孔形成每个孔，所述两个相交的单个孔的孔轴线在弯曲方向上彼此偏移。因此，每个孔由两个相交的单孔组成。它们在弯曲方向上彼此最小地错开，即，它们的孔轴线在弯曲方向上最小地间隔开，即，所期望的最大弯曲距离例如在0.1mm至0.3mm的范围内。首先，由两个单独的单个孔形成孔的优点在于，这样的孔易于形成，因为通过钻孔工具的简单线性运动即可
形成孔。另外，可以使用直径比用来制造圆形中心孔的钻具小的钻具，这是现有技术中的一贯做法(这种选择同样应用于铣刀，其中也可选择使用直径较小的铣刀)。仅需确保两个单孔的直径足够大，以使得在从第二对称轴的方向观察主轴时，主轴仍能与孔壁保持足够的间距，尽管这要通过明显更窄的间隙来实现，因为第一对称轴的方向上仍有足够的空间来容纳弯曲。
12.当形成两个相交的单个孔时，在相交区域中，即在第二对称轴的方向上，由于这种几何形状的影响，仅有最少的腹板或肩部延伸进入孔的长度约为几微米，因为孔轴线仅出现了最小的偏移。这确实在一定程度上缩小了间隙，但是其高度足够小，以至于不会对主轴沿弯曲方向和逆着弯曲方向的运动产生不利影响，这特别是因为主轴在第二对称轴的方向上没有发生变形。
13.两个单孔适当地在壳体的整个长度上延伸，这简化了单孔的生产过程。所描述的壳体可以是完整的壳体或仅由两个盖封闭的中央壳体块。替代地，壳体可以是插入在相应的外部壳体中的插入物。
14.根据本发明的一种变型，每个孔的两个单孔在整个壳体长度上延伸的替代设计是每个孔也可由两个孔部分组成，这两个孔部分彼此轴向邻接，其中孔部分的中心轴线彼此成角度。因此，在本发明的该实施例中，每个孔由两个分开的孔部分组成，其中每个孔部分本身如上所述由两个分开的单个孔形成。孔部分自然地彼此转换，但是没有轴向布置或没有彼此轴向对齐，而是相对于彼此略微成角度。选择角度时应该使其大致遵循主轴的弯曲几何形状。这意味着，从壳体侧开始并朝壳体中心延伸的每个孔部分最小地倾斜地延伸，使得横截面为一个最小的v形，其中v的尖端指向弯曲方向。因此，该孔的几何形状接受主轴弯曲的几何形状，从而使孔的几何形状更好地适合于实际条件，并且特别地，当从轴向观察时，由狭槽状形式产生的弯曲适应间隙更好与主轴弯曲相一致。
15.优选地，螺杆泵是双流泵，即每个主轴具有两个轴向相邻的具有相等且相对的螺距的蜗杆型材，所述蜗杆型材优选地布置在相应主轴的纵向中心的区域中或相对于纵向中心大致对称。在这种双流泵形式中，提供了相应的蜗杆型材，该蜗杆型材沿相反的方向延伸并且从主轴中心的区域沿主轴端部的方向延伸，其中主轴安装在主轴中心的区域中。或者，也可以是单流泵，其中每个主轴只有一个沿一个方向上升的蜗杆型材。
16.螺杆泵本身可以是纯流体泵。然而，替代地，螺杆泵也可以是多相泵，多相泵不仅可以输送纯流体，而且可以输送流体
‑
气体混合物。
17.除了螺杆泵本身之外，本发明还涉及一种用于上述类型的螺杆泵的壳体。该壳体具有一个通孔，该通孔由至少两个相交的孔组成，每个相交的孔容纳一主轴，其中主轴具有蜗杆型材，蜗杆型材部分啮合并且在液压弯曲压力的作用下，在螺杆泵的操作过程中，沿着定义的弯曲方向弯曲。根据本发明，该壳体可以是实际的泵壳体或在外部泵壳体中的插入物，其区别在于，每个孔被构造为一狭槽，其具有较长的第一对称轴和较短的第二对称轴，第二对称轴与第一对称轴正交，其中较长的第一对称轴沿着弯曲方向延伸。
18.在此，优选地，每个孔由两个分开的相交的单个孔形成，两个单个孔的孔轴线在弯曲方向上彼此偏移。替代地，狭槽状的孔也可以被设计为铣削孔，即，铣削工具被相应地引导以延伸该孔，从而形成更长的对称轴。作为另一替代方案，也可以从圆柱形孔上打磨出狭槽状的孔，即，通过磨削以有针对性的方式局部地去除材料，以形成较长的对称轴。
19.两个单个孔中的每个单个孔可在壳体的整个长度上延伸，即，整个孔由这两个轴向延伸的单个孔组成。替代地，可以想到的是，每个孔由轴向彼此邻接的两个孔部分组成，其中，孔部分的中心轴线以及因此孔部分的单个孔的中心轴线相对于另一个孔部分的中心轴线成角度。因此，在此，每个孔部分由两个单独的单个孔形成，两个单独的单个孔的孔轴线相对于彼此略成角度，即，彼此呈不等于180
°
的角度并且彼此不对准。这允许整个孔的几何形状最小地倾斜以遵循弯曲线。
20.本发明还涉及一种用于生产用于最初描述的类型的螺杆泵的壳体的方法，该壳体包括由至少两个相交的孔形成的通孔。该方法的区别在于，为了形成每个孔，在壳体中钻出至少两个分开的，相交的单个孔，所述单个的孔的孔轴线彼此偏移。两个单孔或它们的孔轴线在预定的弯曲方向上彼此偏移。
21.此外可以规定，单个孔在壳体的整个长度上延伸。替代地，每个孔可以包括两个轴向相邻的孔部分，其中每个孔部分的中心轴线相对于彼此成角度，其中，为了形成孔部分，在壳体的两个彼此相对的侧面上钻两个独立的单个孔。孔部分或单个孔在壳体中心相交，壳体中心是主轴最大弯曲的区域。
附图说明
22.本发明的其他优点和细节由下面描述的实施例并参考附图得出。该图示出：
23.图1是根据本发明的螺杆泵的局部剖开的透视图。
24.图2具有图1的螺杆泵的两个主轴的剖开式内部壳体。
25.图3是图2的壳体的端视图，示出了通孔。
26.图4是构成通孔的两个孔的形成的总体示意图，每个孔都由两个相交的单个孔组成。
27.图5是狭槽状的孔和布置成与狭槽状的孔离轴设置的主轴的总体示意图，其中未装主轴。
28.图6来自图5的装有主轴的布置。
29.图7是根据现有技术的中心孔的总体示意图，其中主轴偏轴设置。
30.图8是图7的装有主轴的装置。
31.图9是具有两个彼此成一定角度布置的孔部分的螺杆泵或壳体的总体示意图。
具体实施方式
32.图1示出了根据本发明的双流螺杆泵1的局部剖开的透视图，其包括外壳2，外壳2具有形成为插入件的内壳3，在该内壳3中设有两个主轴4，5(见图2)，主轴用于吸入、输送流体或流体
‑
气体混合物。为此，在壳体侧设置了一个箭头p1所示的入口，通过该入口吸入流体。在所示示例中，流体在压力下通过布置为90
°
的出口(未详细显示)输送，如箭头p2所示。
33.两个主轴4、5分别具有两个蜗杆型材6，7和8，9，其中，蜗杆型材对6，7和8，9具有彼此相对的螺距。这意味着螺杆泵1是双流螺杆泵。以已知的方式，蜗杆型材6和8相互啮合，蜗杆型材7和9也相互啮合。
34.两个螺杆4，5通过相应的轴承装置10，11或12，13支撑并在其端部旋转安装，其中轴承装置10
‑
13通常是滑动轴承。
35.两个主轴4、5被容纳在通孔14中，该通孔14具有“水平八字形”的形式，并且在图3中被示意性地示出。图3示出了朝向通孔14的壳体3的端视图，通孔14轴向笔直延伸通过壳体3。
36.通孔14由两个单独的孔15，16组成，两个单独的孔15，16相交形成两个中央肩部17。主轴4，5容纳在每个孔15，16中并在其中旋转，其中一个主轴是连接到驱动马达上的驱动主轴，而另一个主轴是运行主轴。例如，在所示的示例中，主轴5是驱动主轴，而主轴4是后部运行主轴。主轴4，5容纳在通孔14中或与相邻的孔内壁间隔开的孔15，16中，由此它们可以无接触地旋转。相应地，围绕两个主轴4，5形成间隙，该间隙也具有水平八字形的形式。
37.根据本发明，每个孔15，16构造为狭槽，即每个孔15、16不是圆形孔，而是具有较长和较短的对称轴。自然地，两个孔15，16相交，但是为每个孔分配了限定的，特定的狭槽几何形状。
38.图4示出了其的总体示意图。示出了两个孔15，16。孔15由两个相交的单孔18，19组成，孔16则由两个相交的孔20，21组成。两个单孔对18，19和20，21分别具有相应的孔或中心轴线z1和z2，孔或中心轴线z1和z2在弯曲方向r上彼此间隔开。该弯曲方向r是指在液压弯曲压力的作用下相应的主轴4,5弯曲的方向，其中所述液压弯曲压力存在于壳体3中且由吸入侧和压力侧之间的压差形成。不可否认该弯曲是最小的，但是仍然存在，并且是由于主轴4，5通过轴承装置10
‑
13被有效地支撑在端部处而产生的。在弯曲方向r上的这种限定的弯曲变形现在导致蜗杆型材6，7，8，9与未装载状态相比，它们相对于孔内壁的位置略有变化，由此，如下所述，围绕相应的主轴4,5的相应间隙的宽度或各自的蜗杆型材6
‑
9发生变化。
39.在图4中，纯粹为了清楚起见，示出了相应的单个孔18，19或20，21，它们在它们的中心轴线z1之间彼此间隔相当大的距离a。实际上，距离a仅为0.1
‑
0.3mm，即最小但可测量。
40.现在，单个孔18，19在弯曲方向r上的这种偏移导致所形成的孔15，16具有狭槽状的几何形状，即不再具有圆形孔形式或内壁形式，而是略微伸长的孔形式。因此，每个单个孔15，16具有在弯曲方向r上延伸的较长的第一对称轴s1，和与较长的第一对称轴s1正交的较短的第二对称轴s2。示出了孔15的对称轴s1，s2，而孔16的几何形状是相同的。对称轴s1和s2之间的长度差最终对应于两个中心轴线z1，z2之间的距离a，即也大约为0.1
‑
0.3mm。
41.如所描述的，图4是纯粹的总体图示，具有相应的单个孔18，19或20，21，它们被夸大地彼此间隔开。结果，在图4中，在孔15的右侧和孔16的左侧设有肩部。然而，对于给定的最小轴向偏移a，这仅略微突出，即高度只有几微米，因此不会阻碍主轴移动或弯曲，也不会影响泵的运行。
42.当将图5和图6与图7和图8进行比较时，孔15，16的这种狭槽状设计与纯中心孔(现有技术中先前通常用到这种纯中心孔)的功能变得清楚。总体视图形式的图5示出了狭槽状的孔15，出于描述和图示的原因，在此将狭槽状的孔15示出为封闭的(下面的描述给出了基本原理，自然同样适用于第二狭槽状的的孔16，该第二狭槽状的孔16补充了孔15以形成八字形的通孔14)。此外，总体上示出了主轴4和蜗杆型材6的外周。如图5所示，在狭槽状的孔15的内壁22和蜗杆型材6的外周23之间，形成有外周间隙24，该外周间隙24在所示的示例中是环形的，并且在运行期间，在该外周间隙24中收集待输送的流体(在通孔中，要分配给各个孔15，16的间隙仅具有环形段的形状，其中两个环形段相互补充成八字形)。此外，示出了较长的第一对称轴s1和较短的第二对称轴s2。该图还示出了主轴4的直径d及其纵向或中心
轴线zs。显然，这在与弯曲方向r相反的方向上与孔15的纵向中心或中心轴线z间隔开距离b。这意味着，如图5所示，它从孔15的中部稍微向上偏移。距离b最终对应于距离a，形成孔15的两个单个孔18，19偏移了距离a。
43.如果现在在运行中液压弯曲压力在弯曲方向r的方向上作用在主轴4上，则该主轴略微弯曲。图6示出了这种运行情况，其中在此示出了最大的主轴弯曲区域。很显然，在该示例中，主轴4的中心轴线zs与孔15的中心轴线z重合。因此，主轴4在孔15中略微向下弯曲。这意味着，沿第一较长对称轴s1的方向并因此沿弯曲方向r观察，此处环形间隙或空间24的宽度b1几乎与未装载状态的宽度相同。然而，沿较短的第二对称轴s2的方向观察，间隙24的宽度b2明显较窄。间隙宽度相应地在外周上变化，或者从第一对称轴s1上的上下轴点收缩到第二对称轴s2上的横轴点，在通孔中也是这种情况。这是由于两个单独的孔18、19各自具有孔直径d1，d2，该直径略小于纯中心孔的直径。如在现有技术中将提供的这种中心孔25在图6中以虚线示出。显然，这种中心孔的直径将对应于较长的第一对称轴s1的长度。在较短的第二对称轴s2的方向上观察，图6中的比较清楚地表明，与中心孔25的情况相比，间隙24的宽度b2明显更小。结果，如图6更清楚地所示，在狭槽状的孔15的实施例中的间隙24的总横截面面积要比在中心孔25的情况下的间隙的总横截面面积小得多，这又有可能导致泄漏量大大减少，并因此提高输送量，提高螺杆泵的效率。
44.为了进行比较，图7和图8示出了主轴4在中心孔25中的布置，该孔是具有恒定直径的孔，该直径对应于第一对称轴s1的长度。此处，主轴4的中心轴线zs也相对于圆形中心孔25的中心轴线z偏轴设置，即，此处相对于弯曲方向r也存在轴向偏移。
45.如果现在将主轴4加载到运行状态，则它会稍微弯曲，如图8所示。显然，主轴4然后准中心地位于中心孔25中。有一个环形外周间隙24，其在整个外周上的宽度基本上与宽度b1相同，这里说的宽度指的是仅存在于根据本发明的实施例中的上下轴点处的间隙宽度。显然，图8所示的环形间隙24的横截面面积明显大于根据图6所示的间隙24的面积。
46.根据本发明的间隙面积的减小，或者在较短的第二对称轴s2的平面中观察到的孔内壁距主轴的距离的减小，均是由狭槽状设计及以下事实导致：这有可能从两个单个的孔中产生相应的孔，两个单独的孔的各自的直径d1，d2分别小于圆柱形孔的直径d，该圆柱形孔适合于以相同的方式接收主轴弯曲。这意味着d1，d2<d。
47.尽管上面已经描述了相应的孔15，16由彼此相邻并相交的两个单个孔18，19或20，21形成，但是原则上也能通过铣刀形成相应的孔15，16，该铣刀首先形成孔，然而其次也可以沿着弯曲方向进行轻微移动，以形成狭槽几何形状。铣刀的直径小于现有技术中常用来形成中心孔的钻的直径。
48.在上述附图的示例性实施例中，每个孔15，16线性地延伸穿过壳体3。然而，替代地，也可以由两个相互邻接的孔部分形成相应的孔15，16，所述孔部分的中心轴线通过孔部分的这种相对成角度的设计使得它们彼此相对轻微地成一定角度，以接收所产生的主轴弯曲的形式。在图9中示出了这种布置的总体图示。这示出了壳体3和孔15的示例。孔15由两个孔部分15a，15b组成，其中每个孔部分又由两个单独的相交的单个孔18a，19a和18b，19b组成，这些单独的相交的单个孔如上所述相对于本发明的第一替代方案相交。这也意味着在此，单个孔18a，19a或18b，19b在弯曲方向上最小地偏移距离a。显然，孔部分15a，15b不彼此对准，而是彼此成α≠180
°
的角度，即，沿弯曲方向r准中心地倾斜或偏移。
49.图9还示意性地示出了主轴4的中心轴线zs的走向，由于主轴弯曲，主轴4的中心轴线zs也必须稍微弯曲。孔部分15a，15b的成角度的位置大致遵循弯曲线或弯曲的轴线路径的路线，从而最终所得的准成角度的或扭结的孔15更好地适应于由液压载荷引起的主轴几何形状。
50.在这里，出于说明的目的，弯曲部和成角度的位置自然也被明显地放大了。实际上，角度α仅等于几分钟。
51.尽管特别是在图1
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4中描述的示例性实施例示出了具有两个主轴的双流螺杆泵，但是本发明自然不限于此。相反，螺杆泵也可以是单流螺杆泵，其中在每个主轴上仅设置一个蜗杆型材。另外，可以设置两个以上的主轴，即，可以设置中心工作主轴和两个平行的运行主轴。原则上，由于给定的液压条件，在运行中产生主轴弯曲的任何地方都可以使用根据本发明的相应主轴孔的狭槽状设计，并且必须得到补偿。