CN115917151A - 模块化结构的偏心螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏心螺杆泵，其具有形成螺杆输送机的转子和形成蜗杆螺距的定子，在输送操作中转子在定子中旋转。定子包括定子壳体(单件式或多件式)，由弹性材料制成的定子衬套位于其中，该定子衬套形成蜗杆螺距。定子衬套(至少)在沿泵纵向轴线的方向的一侧上形成突出部，该突出部从定子壳体伸出从而形成自由的力引入表面。在自由的力引入表面上可以施加力，该力将定子衬套压缩到定子壳体中，以使在此产生定子衬套的横向伸长，其导致蜗杆螺距的收缩。突出部被可移动的支撑管包围，该可移动的支撑管(为了压缩)在沿着定子壳体的纵向轴线的方向上相对于定子壳体移动。

Description

模块化结构的偏心螺杆泵

技术领域

本发明涉及一种偏心螺杆泵(Exzenterschneckenpumpe)，其具有主要在根据权利要求1的前序部分的常规操作范围内可调节的定子。

本发明还涉及一种用于操作调节这种偏心螺杆泵的定子的方法。

背景技术

偏心螺杆泵有广泛的应用领域。

至少在泵送稠度和/或固体含量难以控制的高粘度流体时，偏心螺杆泵是优选的机构。由于这些原因，偏心螺杆泵也用于自然资源的开发。

在此，偏心螺杆泵非常适合泵送含有磨料成分的流体。偏心螺杆泵的泵送效果基于移动式输送室的原理，该移动式输送室形成于中央螺旋输送机和由定子衬套形成的、具有双导程(Steigung)的蜗杆螺距(Schneckengang)之间。

然而，在常规操作的范畴内，需要能够补偿一段时间后在定子衬套上可能发生的任何磨损。由定子衬套形成的蜗杆螺距应能够随后(重新)收缩，而不会导致偏心螺杆泵的拆除或定子衬套的安装和拆卸。因此，蜗杆螺距应能在无需拆除或无需拆卸的情况下调整。如果不是这样，蜗杆螺距的每次调整都将导致泵不可用，这将超出正常维护时间。

此外，也可能出于其他原因调整蜗杆螺距，例如为了增加由定子衬套形成的蜗杆螺距贴靠在螺杆输送机上的预应力。这可能是必要的，以确保响应待泵送流体的特定粘度的更好的密封。

这样的可设置性可以通过避免将弹性的定子衬套连接到外部壳体来实现。如果在螺杆泵纵轴方向上向弹性但不可压缩(即体积基本恒定)的定子衬套施加压力或压缩力，并且同时防止其在径向向外方向上的横向伸长，则定子衬套在径向向内方向上发生显著的横向伸长。由此，弹性的定子衬套径向向内“生长”。因此，由其形成的蜗杆螺距变得更窄。

在定子衬套的这种横向伸长的情况下，与在定子轮廓(即蜗杆螺距)中引导的转子螺杆的相互作用导致偏心螺杆和定子衬套之间的重叠随着蜗杆螺距的收缩而增大。不断增加的重叠可用于增加输送室的密封或补偿与磨损相关的材料的去除。

为了能够以上述方式施加压缩力并具有长的可用距离(必要时可以沿着该距离进行压缩)，已经考虑使用图1所示的结构。

这种结构的一个重要组成部分是可移动的和固定的支撑管6、7。利用图1中未示出的压缩装置，通过支撑管6、7将沿纵向轴线L指向定子内部的压力D施加到定子衬套5的前环形表面S上。类似地，也可以利用在相反方向上施加拉力。

支撑管6和7防止定子衬套5在其突出部19的区域中压缩时径向向外移位。在此，固定的支撑管7通常配备有内锥体10，可移动的支撑管6随着压缩力的不断增加而更深地滑动到内锥体中。在此，通常情况下固定的支撑管被拉伸，为此需要相当大的力，如果这些力可用于沿整个长度产生定子衬套的横向伸长，则更为有利。

发明内容

发明目的

因此，本发明的目的是提供一种可调节的偏心螺杆泵，其中，在其长度上的调整过程中，在径向向内方向上产生定子衬套的更有效的位移。

根据本发明的解决方案

根据本发明，该目的的解决方案通过独立权利要求1的手段来实现。

因此，出发点是一种偏心螺杆泵，该偏心螺杆泵包括形成螺旋输送机的转子和形成蜗杆螺距的定子，在输送操作时转子在定子中旋转。

定子包括单件式或多件式的定子壳体，在后一种情况下，定子壳体可能不仅在横向上分段或分成几个部分，而且在定子纵向轴线L的方向上分段或分成几个部分。由弹性材料(优选硫化材料)制成的定子衬套位于定子壳体中。定子衬套以其中心空腔形成了蜗杆螺距。

定子衬套至少在沿泵纵向轴线的一侧形成突出部。该突出部从定子壳体伸出从而形成自由的力引入表面，经由该自由的力引入表面可以施加力，该力将定子衬套压缩到定子壳体中。发生压缩使得在定子壳体中(正好也)产生定子衬套的横向伸长。该横向伸长造成蜗杆螺距收缩。

在所有这些情况下，突出部在其外周被一个可移动的支撑管包围。该可移动的支撑管可以在压缩过程中沿定子壳体的纵向轴线的方向相对于定子壳体移动。

根据本发明，可移动的支撑管或其周向护套表面沿径向方向至少主要地(优选地完全地)布置在定子衬套的凹部中。理想情况下，只有其径向突出的轴环向外突出。在该优选的(完全的)布置中，可移动的支撑管的外周表面在该凹部中以平坦或光滑的方式闭合。而与定子衬套的周围外周表面相比，直径至少基本上没有变化。

由此消除了以下必要性，即必须在插入可移动的支撑管的过程中加宽固定的支撑管和为此施加相应的力。

通过这种方式，可以更有效地确保定子衬套在其压缩过程中所经历的伸长限制(Dehnungsbehinderung)导致定子衬套在径向向内方向上的“生长”。

由此根据本发明获得了一种偏心螺杆泵，该偏心螺杆泵可以更精确地或在其整个定子长度上更均匀地调节。

同时，根据本发明的偏心螺杆泵通常提供特别是定子衬套可以被压缩的长距离，从而产生扩大的调节范围。就这一点而言，可移动的支撑管优选地设计成使得其可用于压缩的插入长度为定子衬套外半径的至少1/4，最好是至少1/2。

可选的改进

只要定子衬套的压缩仅通过将压力施加到自由的前环形表面来实现，该自由的前环形表面在突出部的自由端处的定子衬套的端面上可用，则在调节时存在不期望的不均匀性的风险。如果必要的压力变得过高，则定子衬套的端面在力引入的紧邻区域中会非常强烈地变形。定子壳体内部实际需要的一部分压缩效果因此“消失”。

有鉴于此，如果在任何情况下可移动的支撑管在其内护套表面都与定子衬套材料配合地连接，则证明是特别有利的。该连接被设计成使得在产生剪切应力(Schubspannung)的情况下，相应的压缩力单独地或在任何情况下主要通过所述连接传递到定子衬套上。这也需要在单独位置进行保护。

材料配合的连接尤其可以是“通过(内)硫化进行的粘合连接”，不然也可以是实际意义上的粘连或焊接，例如与支撑管的塑料层的连接。支撑管可以具有连接辅助件，例如孔/开口，随后通过硫化固化的材料、肋或特别粗糙的(例如滚花的)内表面进入该连接辅助件中，从而使得其与硫化的材料互锁，紧密连接。

通过这种特殊方式允许定子衬套在调节过程中(甚至需要非常强的压缩时)被特别好地或均匀地压缩。

有意义的是，将偏心螺杆泵设计为，使得可移动的支撑管可以插入定子壳体本身中以进行压缩，并且其外径小于定子壳体的可用于插入的部段的最小内径。以这种方式，偏心螺杆泵的部件数量保持尽可能少，这减少了制造工作量。

然而，特别有利的是，如果支撑管被插入到紧固在定子壳体端面之前的固定的支撑管中进行压缩，并且其外径固有地小于固定的支撑管的可用插入部段的最小内径。

然后可将固定的支撑管固定或拧到定子壳体的端面上。以这种方式，也可将用于构造不可调节的偏心螺杆泵的定子壳体不变地用于构造可调节的偏心螺杆泵。这也适用的是，如果定子壳体——与可移动的支撑管不同——内部没有圆形的，而是有多边形的净截面。

优选地，固定的支撑管具有第一径向法兰，一个或多个压缩机构通常以牵引机构的形式与第一径向法兰接合。如果使用牵引机构，则它们以有利的方式设计为螺杆。借助于这种径向法兰，可以特别容易地施加用于压缩定子衬套的力，而不需要对定子壳体的实体进行结构改变。

在大多数情况下，可移动支撑管具有第二径向法兰，一个或多个所述压缩机构与所述第二径向法兰接合。以这种方式，可移动的支撑管可以特别容易地参与施加定子衬套的压缩所需的力。

所述螺杆例如可以配备螺母或刚性六角头，如有需要，可通过扳手手动拧紧。可替代地，它们也可以支撑致动机构，该致动机构以行星齿轮的方式通过根据行星齿轮方式工作的类太阳齿轮来驱动。理想情况下，驱动器是电动的。由此转动在螺杆上的螺母或转动螺杆本身。

至少在为了压缩目的而需要施加特别大的力的情况下，可移动的支撑管或第二径向法兰分别优选地设计成，使得在压缩时，力(优选地甚至是大部分的力)还额外通过突出部自由端面上的前环形表面引入定子衬套。在一些情况下有利的是，甚至可基本上引入全部的力。

独立于之前要求保护的内容，还要求保护一种用于收缩蜗杆螺距的方法，所述蜗杆螺距由偏心螺杆泵的弹性的定子衬套形成。根据该方法的收缩通过定子衬套在定子纵向轴线方向上的压缩实现，该定子轴套经由其外周在径向方向上通过定子壳体支撑。在此，压缩力施加在由定子衬套形成的突出部上，该突出部在端面处由实际的定子壳体伸出。根据本发明的方法的特征在于，压缩力至少部分地(而不仅是微不足道地)通过剪切应力作用在突出部上，该突出部与其外周表面接合。

附图说明

图1示出了以前考虑过的概念。

图2以整体示出了偏心螺杆泵的概览。

图3示出了根据本发明的偏心螺杆泵的定子。

图4示出了图3的放大截面。

具体实施方式

概述

图2以整体示出了构成本发明基础的偏心螺杆泵1。

这种偏心螺杆泵1的主要部件是吸入壳体11和与其流体连通的泵部段12。

用于待输送介质的入口13形成在吸入壳体11上。

所输送的介质经由布置在泵部段12的端部的出口14输出。

优选地，选择模块结构方式，即使这种模块结构方式在专利法角度来看不是强制性的。然后，泵马达15通过法兰连接到吸入壳体11上。泵马达15通过常为万向节的力传动系16来驱动转子，这将在之后更详细地描述。

泵部段由定子3形成，该定子3具有在其中旋转的转子。

转子由偏心螺杆2形成，该偏心螺杆2可被归类为圆螺纹螺钉。与普通螺钉相比，偏心螺杆具有更大的导程、更大的螺纹深度和更小的芯直径。定子3被设计成与转子互补。其形成了一个“蜗杆螺距”，而配有两倍的导程长度和一个额外的螺距。通过这种布置，在静止的定子3和在其中偏心旋转的转子之间形成一系列输送室17。这些输送室17从其通过喇叭形件18形成的、吸入壳体11上的入口侧连续且不改变形状地移动到其出口侧(即出口14)。由此在输送室17中的介质被加压并输送。

输送室17在出口侧的方向上的运动速度以及因此理论的泵输送量可以通过转子的转速来控制。

除了定子绕组的数量外，转子和定子之间接触线的紧密性也会影响泵的吸入能力和可达到的输送压力。

根据本发明的构造

图3示出了已经根据图2说明的泵部段12，但未显示偏心螺杆。

在图3中可以清楚地看到定子3。定子3由在此可选地可分的定子壳体4组成，定子衬套5位于其中。在其外周表面上，定子衬套5与定子壳体4的内表面没有连接或至少基本上没有力配合的连接。因此，定子壳体4不会阻止将在下面更详细地描述的定子衬套5的压缩。

同样能清楚地根据该附图看到的是，定子衬套5在左侧从定子壳体4伸出并在该处形成突出部19。该突出部19至少基本上径向地位于可移动的支撑管6内。通常较小的一部分位于固定的支撑管7内。

压缩装置8连接到支撑管6和7。这包括固定的支撑管7的第一径向法兰20和可移动的支撑管6的第二径向法兰21。第一径向法兰20可以紧固到固定的支撑管7或直接紧固到定子壳体4。第二径向法兰21通常连接(优选焊接)到可移动的支撑管6。两个径向法兰20和21之间的距离是可调节的。理想地，为此目的提供牵引机构22，优选以螺纹杆的形式。正如此处可见，在这种具体情况下，第一径向法兰20带有用于锚定螺杆的内螺纹。第二径向法兰21可以具有通孔，相应的螺杆穿过该通孔，以便在另一侧与致动螺母23螺纹连接。

在这点上值得注意的是，径向法兰21——本身或借助于旋入的环形机构——也可以施加压力，该压力在此从左到右在突出部19的区域中作用在定子衬套5的自由的前环形表面上。这种设计是可选的。

在图3和图4中可以非常清楚地看到根据本发明的可移动的支撑管的特殊位置。定子衬套5在其外周表面上具有凹槽25，该凹槽在许多情况下设计成纯环形圆柱形。该凹槽25主要具有直圆柱形的底部和与其成直角的径向向外延伸的端面壁。优选地，凹槽25长且平坦。所述底部沿纵向轴线L延伸的量优选地是凹槽25的每个端面壁径向向外延伸的量的至少7.5倍大，更好地是至少10倍大。

可移动的支撑管6实际上的管部分被置入该凹槽25中，因此在理想情况下，在可感知(即实质上)的直径突变的意义上没有到定子衬套5周围的外周表面的过渡。

理想情况下，可移动的支撑管6硫化到定子衬套5中或通过粘合或广义上的“焊接”紧固到其上，即——优选在凹槽25的整个底部上——抗剪应力的、超越纯摩擦连接的连接存在于可移动的支撑管的圆周的内表面与从内侧靠在可移动的支撑管上的定子衬套5的弹性体之间。在特别长的长度上实施这种抗剪应力的连接可能是有用的，例如在平行于纵向轴线L的、为定子衬套的外径的至少1/2或更好甚至是至少2/3的长度上实施。

可选地存在图4中可见的固定的支撑管7。特别有利的是，为了在支撑管6压缩时更好的均匀性而选择圆形横截面，而定子壳体4具有多边形横截面。该差异使得能够接住固定的支撑管7，该固定的支撑管通常也具有圆形横截面。

当回到图3时，则很容易理解压缩装置8是如何工作的。

通过拧紧致动螺母23并松开锁紧螺母24(这可能事先已经完成)，第一径向法兰20和第二径向法兰21朝向彼此移动。由于可移动的支撑管6以力配合的方式连接到第二径向法兰21上，它在平行于纵向轴线L的方向上插入固定的支撑管7中。同样值得注意的是，定子衬套通常不会在任何地方平放，而是在径向向外的方向上处处都得到了完全支撑。在这方面，也不同于图1所示的早期的解决方案。

由此，可移动的支撑管6在其内表面上将剪切应力传递到位于其内部的定子衬套5上。在定子衬套5内，该剪切应力传播到定子壳体4的区域中。然而，定子衬套5的背离的端部被牢固地夹紧，因此不能在纵向轴线L的方向上移动。因此，在定子壳体4的区域中的定子衬套内发生横向伸长。在径向向外的方向上，通过定子壳体4防止该横向伸长。因此，在径向向内的方向上出现了显著的横向伸长。由此使蜗杆螺距收缩。上面已经描述的、在可移动的支撑管6的内表面和定子衬套5的位于其中的部分之间的抗剪应力连接允许非常均匀地将力引入到定子衬套5中。

在此，蜗杆螺距的至少一部分通常位于可移动的支撑管6下方的区域中，该可移动的支撑管具有最大净直径，并且因此形成一个区域，在该区域中定子衬套的壁非常薄。然而，即使在压缩时该薄的部段也不会塌陷，因为塌陷通过与可移动的支撑管6的内表面的连接而被阻止。

作为压缩的一部分，还可以通过定子衬套5在突出部19的自由端部的区域中引入力。这通常甚至是为了压缩而引入的力的主要部分。

还应注意，蜗杆螺距收缩的效果也可以逆转。也就是说，由于其相应的设计，拉力也可以借助于可移动的支撑管6经由压缩装置8传递到定子衬套5。在此，可移动的支撑管6的内表面与定子衬套5的位于其中的部分之间的所述的抗剪应力连接具有特别有利的效果。这是因为可以很好地引入剪切应力，其导致在定子衬套5的进一步过程中产生高拉伸应力。

附图标记

1偏心螺杆泵

2偏心螺杆或螺杆输送机

3定子

4定子壳体

5定子衬套

6可移动的支撑管

7固定的支撑管

8压缩装置

9突出部

10 内锥体

11 吸入壳体

12 泵部段

13 待输送的介质的入口

14 待输送的介质的出口

15 泵马达

16 力传动系

17 输送室

18 喇叭形件

19 突出部

20固定的支撑管的第一径向法兰

21可移动的支撑管的第二径向法兰

22牵引机构，优选以螺杆的形式

23 致动螺母

24 锁紧螺母

25 凹槽

26 环形机构

L偏心螺杆泵或偏心螺杆和定子的纵向轴线

D压力

S前环形表面

H区域，其中在非根据本发明的变型中可以观察到定子衬套的平放

Claims (8)

1.一种偏心螺杆泵(1)，其具有形成螺杆输送机(2)的转子和形成蜗杆螺距的定子(3)，在输送操作中所述转子在所述定子中旋转，其中，所述定子(3)包括单件式的或多件式的定子壳体(4)，由弹性材料制成的定子衬套(5)位于所述定子壳体中，所述定子衬套形成蜗杆螺距，其中，所述定子衬套(5)至少在沿泵纵向轴线(L)的方向的一侧上形成突出部(19)，所述突出部(19)从所述定子壳体(4)伸出从而形成自由的力引入表面，经由所述自由的力引入面上能够施加力，所述力将所述定子衬套(5)压缩到所述定子壳体(4)中，以使在此产生所述定子衬套(5)的横向伸长，所述横向伸长导致蜗杆螺距的收缩，其中，所述突出部(19)被可移动的支撑管(6)包围，为压缩目的，所述可移动支撑管在沿着所述定子壳体(4)的纵向轴线(L)的方向上能够相对于所述定子壳体(4)移动，其特征在于，所述可移动的支撑管(6)布置在所述定子衬套(5)的凹部中。

2.根据权利要求1的前序部分所述的或根据权利要求1所述的偏心螺杆泵(1)，其特征在于，所述可移动的支撑管(6)在其内护套表面(5)上与所述定子衬套(5)以材料配合的方式连接，使得能够经由所述连接通过产生剪切应力将压缩力传递到所述定子衬套(5)上。

3.根据权利要求1或2所述的偏心螺杆泵(1)，其特征在于，所述可移动的支撑管(6)被插入到所述定子壳体(4)本身中以进行压缩，并且所述可移动的支撑管(6)的外径小于所述定子壳体(4)的、可用于插入的部段的最小内径。

4.根据权利要求1或2所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述可移动的支撑管(6)被插入紧固在所述定子壳体(4)的端面之前的、固定的支撑管(7)中以进行压缩，并且所述可移动的支撑管(6)的外径小于所述固定的支撑管(7)的、可用于插入的部段的最小内径。

5.根据权利要求4所述的偏心螺杆泵(1)，其特征在于，所述固定的支撑管(7)具有第一径向法兰(20)，一个或多个牵引机构(22)与所述第一径向法兰(20)接合，所述牵引机构(22)理想地设计为螺杆。

6.根据前述权利要求中任一项所述的偏心螺杆泵(1)，其特征在于，所述可移动的支撑管(6)具有第二径向法兰(21)，一个或多个压缩机构优选地以牵引机构(22)的形式与所述第二径向法兰(22)接合，所述牵引机构(22)理想地设计为螺杆。

7.根据权利要求6所述的偏心螺杆泵(1)，其特征在于，所述第二径向法兰(21)被设计成使得在压缩时，所述第二径向法兰(21)也将力在所述突出部(19)的自由端面上也经前环形表面(S)引入力。

8.一种用于收缩蜗杆螺距的方法，所述蜗杆螺距由偏心螺杆泵(1)的弹性的定子衬套(5)形成，所述收缩通过所述定子衬套(5)的压缩实现，所述定子衬套(5)在定子纵向轴线(L)的方向上经由定子壳体(4)沿径向方向支撑在其外圆周上，其中，压缩力被施加在突出部(19)上，在端面从所述定子壳体(4)伸出的定子衬套(5)形成所述突出部(19)，其特征在于，所述压缩力至少部分地，而不仅是微不足道地，借助于剪切应力被施加在所述突出部(19)上，所述突出部(19)与其圆周表面中的一个圆周表面接合。

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