DE4243638C2 - Gehäusekörper für eine Schraubenspindelpumpe sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gehäusekörper für eine Schrau­ benspindelpumpe mit in Längsachse verlaufenden, einander durchdringende Querschnitte aufweisenden Bohrungen für eine Antriebsspindel und wenigstens eine Lauf- oder Dichtspin­ del, bei dem die Bohrungsquerschnitte von einem nichtmetal­ lische Anteile enthaltenden Werkstoff begrenzt sind. Zudem erfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen dieses Gehäusekörpers.

Einen derartigen Gehäusekörper für Schraubenpumpen mit Boh­ rungen zur Aufnahme umlaufender Schrauben offenbart die DE- OS 19 48 589. Dieser Gehäusekörper bietet für eine An­ triebsspindel sowie zwei sie flankierende Dicht- oder Lauf­ spindeln vorgesehene Bohrungen an, die mit ihren einander durchdringenden Querschnitten einen gemeinsamen Durchbruch bilden. Der Gehäusekörper wird mit größeren Bohrungen als dem Fertigmaß unbearbeitet hergestellt und je ein kleinerer Dorn oder Kern in jede Bohrung bzw. ein Dorn oder Kern nacheinander in die Bohrungen eingesetzt; hiernach wird in den Ringraum zwischen Dorn und Bohrungswand ein härtender Kunststoff eingebracht und der Dorn nach dem Aushärten die­ ses Kunststoffes herausgezogen, wobei eine Auskleidung aus diesem Kunststoff entsteht, welche genau dimensioniert sein und eine saubere Oberfläche anbieten soll. Als Kunststoff werden Epoxydharze mit einem hohen Anteil von Metallpulver als Füllstoff erwähnt, aber auch andere Harze und Füllstoffe.

Bei solchen Schraubenspindelpumpen mit zwei oder mehr Schraubenspindeln wird das Fördergut in - durch die Spin­ deln und das sie umgebende Pumpengehäuse gebildeten - Kam­ mern bei Rotation der Schraubenspindeln axial bewegt. Der dabei als Folge des Druckaufbaus in Gegenrichtung entste­ hende Axialschub wird in der Regel durch die Schraubenspin­ deln einerseits und mittels eines Widerlagers auf der Ge­ häuseseite anderseits aufgenommen.

Aus der Schrift zu DE 78 02 765 U1 der Anmelderin ist eine Schraubenspindelmaschine mit Laufspindeln aus Kunstkohle und einer Antriebsspindel aus rostfreiem Stahl bekannt. Das in dem Spindelsatz lagernde Laufgehäuse besteht aus Kunst­ kohle, die in einen - mit Anschlüssen versehenen - Stütz­ körper eingeschrumpft ist.

Bei üblichen dreispindeligen, innengelagerten Schrauben­ spindelpumpen ist die Aufrechterhaltung eines tragenden Schmierfilms zwischen belastungsorientierter Anlage der Ne­ benspindel und der Laufgehäusebohrung notwendig, um Mischreibungszustände zwischen den Oberflächen des Lauf­ spindel-Außendurchmessers und des Laufspindel-Bohrungs­ durchmessers, in welchem die Laufspindel gelagert ist, zu vermeiden.

In Einsatzfällen, bei denen wegen zu hoher Belastung, zu niedriger Viskosität des Fördermediums oder wegen ungenü­ gend feiner Rauhtiefe der möglichen Berührungsflächen Mischreibung auftritt, ist die Bauteil-Lebensdauer einzig vom Verschleißwiderstand beider Berührungspartner abhängig.

Legt man in erster Näherung die Oberflächenhärte der Bau­ teile als Abhängige des Verschleißwiderstandes fest, so ist bei metallischen Werkstoffen die thermische Umwandlung mit­ tels Abschreckgefüge - durchgeführt am Bauteil insgesamt - oder der thermische Einbau von Fremdatomen in die Grundmatrix mit dem Widerstandseffekt aufgrund von Gitterverspannungen bekannt, ebenfalls das Aufbringen von Beschichtungen aus metallischen und nichtmetallischen Komplexen. Für höchste Beanspruchungen kann dann die Bauteilherstellung vollständig aus diesen Komplexen - Keramik - erfolgen. Hierbei betragen jedoch die Gestehungskosten ein Vielfaches der Kosten für die zuvor genannte Herstellungsart.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die kostenmäßigen Nachteile zu beseitigen und dennoch Gehäusekörper für Schraubenspindelpumpen mit der Verschleissfestigkeit keramischer Substanzen zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhän­ gigen Patentanspruch. Weitere Ausgestaltungen sind den Un­ teransprüchen zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung zeigt eine Möglichkeit auf, gieß- und verdichtungsfähige Mischphasen aus keramischen und/oder silizierten Feststoffpartikeln mit aushärtbaren Kunststof­ fen derart herzustellen, dass mit entsprechenden Formteilen nach dem Gieß- und Aushärteprozess sollmaßfertige Bauteile vorliegen.

Erfindungsgemäß besteht ein in ein Tragrohr eingegossener, die Bohrungen enthaltender Kern aus einer gieß- und ver­ dichtungsfähigen sowie ausgehärteten Mischphase keramischer oder silizierter Feststoffpartikel mit aushärtbaren Kunst­ stoffanteilen; die Mischphase ist gegossen und ausgehärtet worden. Dazu hat sich eine Mischphase aus einem mit durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Phenolen (z. B. Bisphenol A), Alkoholen, Carbonsäuren, cycl. Harnstoffen od. Triazinen hergestellten Pulver angereicherten aushärtbaren Kunststoff als besonders günstig erwiesen.

Im Rahmen der Erfindung liegt also ein Gehäusekörper, dessen Kern die fertig bearbeiteten Bohrungen enthält. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die Bohrungen von einer zweiten Mischphase als Bohrungsmantel umgeben. Hierbei wird ein Verhältnis von äußerem Kerndurchmesser zu Manteldicke von etwa 20 : 1 bevorzugt.

Eine günstige Herstellung wird erfindungsgemäß dann erreicht, wenn die zweite Mischphase auf den Formkern für die Spindelbohrung aufgetragen sowie um diese die andere Mischphase aufgebaut wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1: eine Schrägsicht auf ein skizzenhaft wiedergege­ benes Laufgehäuse einer Schraubenspindelpumpe;

Fig. 2: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Laufgehäuse mit einem Tragrohr und einer Füllung, geschnitten nach Linie Q in Fig. 1;

Fig. 3: den Querschnitt durch das Laufgehäuse in der Aus­ führung der Fig. 2;

Fig. 4: einen Querschnitt durch eine andere Ausführung­ form des Laufgehäuses.

Ein einheitlich hergestelltes Laufgehäuse 10 einer nicht weiter dargestellten Schraubenspindelpumpe weist gemäß Fig. 1 eine zentrale Bohrung 12 für eine nicht dargestellte Ar­ beitsspindel auf sowie zwei diese flankierende und sie seitlich parallel zur Bohrungslängsachse A durchdringende Bohrungen 14 geringeren Durchmessers für zwei Laufspindeln. Die Querschnitte der beiden äußeren Bohrungen 14 durchdrin­ gen den Querschnitt der zentralen Gehäusebohrung 12 und er­ zeugen so achsparallele Kammlinien 20 als Schnittlinien zweier Bohrungsoberflächen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Fig. 2 umfängt ein Tragrohr 16 des Innendurchmessers d eine die Bohrungen 12, 14 aufnehmende Füllung als Kern 18. Dieser Kern 18 be­ steht aus einer gieß- und verdichtungsfähigen Mischphase keramischer und/oder silizierter Feststoffpartikel mit aus­ härtbaren Kunststoffanteilen und wird bei der Fertigung einem Gieß- und Aushärtungsprozess unterzogen. Bevorzugt wird eine aushärtbare Kunststoffphase, die mit Pulver ange­ reichert ist, das beispielsweise - wie erwähnt - durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Phenolen (z. B. Bisphenol A), Alkoholen, Carbonsäuren, cycl. Harnstoffen od. Triazi­ nen erzeugt worden ist.

Zeigt Fig. 2, 3 ein Laufgehäuse 10 _a mit in diese Füllung bzw. in den Kern 18 eingebrachten und fertig bearbeiteten Bohrungen 12, 14, so läßt Fig. 4 ein Laufgehäuse 10 _b mit einer - der anderen Ausführung entsprechenden - Füllung aus einer Mischphase erkennen, wobei allerdings die Bohrun­ gen 12, 14 von einer zweiten Mischphase als Bohrungsmantel 22 der Dicke q umgeben sind. Letztere verhält sich zum Außendurchmesser d der Füllung 18 wie 1 : 20.

Bei einer bevorzugten Herstellungsart des Laufgehäuses 10 _b wird die innere Mischphase auf den Formkern für die Spin­ delbohrung aufgebracht und um diesen die andere Mischphase aufgebaut.

Claims (6)

1. Gehäusekörper für eine Schraubenspindelpumpe mit in Längsachse verlaufenden, einander durchdringende Querschnitte aufweisenden Bohrungen für eine An­ triebsspindel und wenigstens eine Lauf- oder Dicht­ spindel, bei dem die Bohrungsquerschnitte von einem nichtmetallische Anteile enthaltenden Werkstoff be­ grenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein in ein Tragrohr (16) eingegossener, die Boh­ rungen (12, 14) enthaltender Kern (18) aus einer gieß- und verdichtungsfähigen sowie ausgehärteten Mischphase keramischer oder silizierter Feststoffpar­ tikel mit aushärtbaren Kunststoffanteilen besteht.

2. Gehäusekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Bohrungen (12, 14) in einer zweiten Mischphase als den Bohrungsquerschnitt begrenzenden Bohrungsmantel (22) umgeben sind.

3. Gehäusekörper für eine Schraubenspindelpumpe mit in Längsachse verlaufenden, einander durchdringende Querschnitte aufweisenden Bohrungen für eine An­ triebsspindel und wenigstens eine Lauf- oder Dicht­ spindel, bei dem die Bohrungsquerschnitte von einem nichtmetallische Anteile enthaltenden Werkstoff be­ grenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein in ein Tragrohr (16) eingegossener, die Bohrungen (12, 14) enthaltender Kern (18) aus einer gieß- und verdichtungsfähigen ausgehärteten Mischphase metallischer Feststoffpartikel mit aushärtbaren Kunststoffanteilen besteht, und dass die Bohrungen (12, 14) von einer zweiten Mischphase aus keramischen oder silizierten Feststoffpartikeln als Bohrungsmantel (22) umgeben sind.

4. Gehäusekörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei seiner Herstellung die zweite Mischphase auf den Formkern für die Spindelbohrung aufgetragen sowie um diesen die andere Mischphase aufgebaut ist.

5. Gehäusekörper nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ge­ kennzeichnet durch ein Verhältnis von äußerem Kern­ durchmesser (d) zu Manteldicke (q) von etwa 20 : 1.

6. Verfahren zum Herstellen eines Gehäusekörpers nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischphase auf den Formkern für die Spin­ delbohrung aufgetragen wird, wonach um diese Misch­ phase eine andere Mischphase aufgebaut wird.