DE102006036243A1

DE102006036243A1 - Förderschnecke für Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE102006036243A1
Application number: DE102006036243A
Authority: DE
Inventors: Markus Rosam; Karl-Heinz Grebisz; Melanie Wetzel; Helmuth Goschy; Ulrich Braun; Klaus Gerbl
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2008-02-14
Also published as: KR20080012769A; EP1884660A1; CN101122287A; CA2595015A1; JP2008038907A; AU2007203551A1; BRPI0703164A; US20080031758A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Förderschnecke für Exzenterschneckenpumpen, die zur Vermeidung von Brückenbildung des Mediums und Optimierung der Antriebsleistung eine Schnecke aufweist, die im axialen Bereich Durchbrüche und Stege aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einer Förderschnecke die dem Saugbereich des Schneckenrotors vorwiegend mittel- bis hochviskose Medien zuführt.
Aus der DE 101 60 335 A1 geht hierzu eine Exzenterschneckenpumpe hervor bei der im Pumpengehäuse vor dem Pumpenrotor eine Förderschnecke angeordnet ist. Die Schnecke ist über ihre gesamte Innenkontur mit dem Schneckenkern verbunden.
Aus der DE 101 18 071 A1 geht eine Exzenterschneckenpumpe hervor um deren Kupplungsstange eine Hohlschnecke angeordnet ist. Diese Hohlschnecke steht antriebsseitig mit einer Scheibe in Verbindung. Das andere Ende im saugseitigen Bereich des Schneckenrotors weist keine Verbindung zu einen Gelenk oder der Kupplungsstange auf.
Jede Pumpe wird für eine bestimmte Fördermenge ausgelegt. Dazu muß dem saugseitigen Pumpenbereich immer ausreichend Medium zur Verfügung stehen. Die Förderschnecken, welche der eigentlichen Schnecken- bzw. Exzenterschneckenpumpe vorgeschaltet sind, können deshalb ein vielfaches Volumen der Pumpenleistung fördern. Aufgrund dessen entsteht im sogenannten Stopfraum im Ansaugbereich eine Stauwirkung mit der die Gefahr der Brückenbildung im Fülltrichter über der Schnecke verbunden ist. Aufgrund dieser Stopfwirkung muß eine wesentlich höhere Antriebsleistung zur Verfügung gestellt werden als notwendig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Stabilität der Förderschnecke an die erforderliche Leistung anzupassen und dabei die Antriebsleistung auch bei unterschiedlichen Medien konstant niedrig zu halten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weitere erfindungsgemäße Gestaltungen der Zuführschnecke gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.
Die Entwicklung einer entsprechenden Förderschnecke zwischen dem Pumpenrotor und dem Antrieb hat gezeigt, daß die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen nur Teilprobleme der erfindungsgemäßen Aufgabe lösen.
Die erfindungsgemäße Gestaltung ist selbstverständlich abhängig davon, welche Produkte mit welchen Viskositäten und gegebenenfalls vorhandenen Feststoffen zu pumpen sind.
Erfindungsgemäß handelt es sich in der Normalausführung um eine Förderschnecke die mindestens zwei Durchbrüche aufweist, wobei die zwischen diesen Durchbrüchen gebildeten Stege mit ihrem Schneckenfuß mit der Kuppelwelle verbunden sind. Je nachdem welche Viskosität das Produkt aufweist, kann es sinnvoll sein, die Anzahl der Durchbrüche auf mindestens vier zu steigern, um den Rückfluß des Mediums zu erleichtern und für eine homogenere Durchmischung zu sorgen, wobei bereits am saugseitigen Ende der Pumpe einer Brückenbildung des Mediums entgegenwirkt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Durchbrüche läßt sich gegenüber Fördereinrichtungen aus dem Stand der Technik eine auf die Beschaffenheit des Mediums ausgelegte verlustarme Antriebsleistung installieren.
Damit sich der erfindungsgemäße Vorteil auch in den Bereichen der Kupplungen (Gelenke) einstellt, erstreckt sich die Schnecke auch über diesen Bereich, wozu das als Kuppelstange eingesetzte Rohr streifenförmige Rohrsegmente aufweist, die mit der Schnecke verbunden sind. Entspricht die Anzahl der Rohrsegmente der Anzahl der Durchbrüche so steht eine dementsprechende Anzahl von Stegen für deren Befestigung zur Verfügung.
Da für die Rückströmung des Mediums nicht nur die Anzahl der Durchbrüche sondern auch deren Fläche eine wesentliche Rolle spielt, kann entsprechend einer erfindungsgemäßen Variante vorgesehen sein, die Durchbrüche zwischen 30 % und 70 % der Höhe des Schneckenganges zu bemessen. Bei niedrigviskosen Stoffen kann die Höhe der Durchbrüche im Bereich von 20 % bis 60 % der Höhe einer Schneckensteigung gewählt werden.
Wie in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, wird wegen der homogenen Rückführung und gleichmäßigen Belastung der Schnecke die Breite der Durchbrüche der Breite der Stege entsprechen. Bei hochviskosen Medien muß sicherlich die Rückströmmöglichkeit verbessert werden, wobei die Breite der Durchbrüche größer ist als die Breite der Stege. Bei niedrigviskosen Stoffen ist die Gefahr der Brückenbildung relativ gering, so daß hier die Breite der Stege größer als die der Durchbrüche sein kann.
Zur Verbesserung des Rückflusses und damit Verringerung der Stauwirkung kann die Strömung entlang der Kuppelwelle verbessert werden, indem die Stege eine dem Schneckenverlauf entgegengesetzte Neigung aufweisen und damit Strömungsrichtung ergeben.
Je nachdem welche Gestaltung der Schnecke benötigt wird, können die Stege pro Schneckengang um 30 bis 120 ° zueinander versetzt sein. Damit die Förderschnecke um ihre gesamte Länge durch die Kuppelwelle stabilisiert wird, ist die Länge der Rohrsegmente an den Verlauf der Förderschnecke angepaßt.
Ein leichteres Anbringen der Förderschnecke auf der Kuppelwelle erreicht man dadurch, daß die Förderschnecke aus mehreren Teilen besteht, die eine bessere Handhabung während des zumeist angewendeten Schweißvorgangs ermöglichen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben.
Es zeigt:
1 Seitenansicht der Förderschnecke
2 eine dreidimensionale Darstellung der Förderschnecke
3 einen Querschnitt der Förderschnecke
4 Förderschnecke mit beidseitigem Gelenkteil
5 Seitenansicht der Förderschnecke nach 4
6 Querschnitt einer Förderschnecke
7 Schneckenquerschnitt mit 6 Durchbrüchen
8 Schneckenquerschnitt mit 4 Durchbrüchen
9 Schneckenquerschnitt mit verschiedenen Durchbruchabständen von der Kuppelstange
In 1 ist eine Gestaltungsmöglichkeit einer Förderschnecke 10 mit einen Schneckenrohr 12 dargestellt. Auf die Umfangshöhe des Schneckenrohres 12 ist die Schnecke 14 aufgeschweißt. An den beiden Enden 16, 18 des Schneckenrohres 12 sind Rohrsegmente 20 zur Befestigung der Schnecke 14 vorgesehen. Die Rohrsegmente 20 enden jeweils an der Stelle an der die Schnecke 14 in axialer Richtung endet. Im Bereich der Rohrelemente 20 sind an beiden Enden die Kupplungen 22 für die nicht dargestellten Gelenke vorgesehen. Die Schnecke 14 wird aus flachem bandförmigen Material gefertigt.
Deutlicher erkennen läßt sich die Gestaltung der Schnecke 14 in 2. Aus der perspektivischen Darstellung wird ersichtlich, daß die Schnecke 14 mit Durchbrüchen 24 und Stegen 26 versehen ist. Der Schneckenfuß 34 der Stege 26 ist mit dem Rohrelement 20 oder der Kuppelwelle 32 zum Beispiel durch einen Schweißvorgang verbunden. Während das Medium in axialer Richtung durch die Durchbrüche der Förderschnecke nahe am Schneckenrohr entlang aus dem Rotorbereich zurück zum Pumpeneinlaß strömt, fördert die Schnecke 14 mit ihren axial äußeren Flächen (Stirnflächen) das Medium in Richtung zum Pumpenrotor. Der Pumpenrotor steht durch ein nicht dargestelltes Gelenk, das an der Kupplung 22 befestigt wird, mit der Förderschnecke in formschlüssigem Kontakt.
3 zeigt die Ausführung und Anordnung der Durchbrüche 24 und Stege 26 für eine Förderschnecke für hochviskose Medien. Hier ermöglichen die großen Freiflächen der Durchbrüche 24 dem Medium sehr gute Rückströmungsmöglichkeiten um den Staudruck im Stopfraum an die Pumpleistung anzupassen. Dabei wird eine Dehydrierung des Mediums und eine verstärkte Neigung zur Brückenbildung verhindert und eine unerwünscht hohe Antriebsleistung vermieden.
Die Durchbrüche 24 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel breiter als die Stege 26. Die Mitte der Durchbrüche befindet sich jeweils auf der Mittelsenkrechten und ist demnach um 90 ° zueinander versetzt, woraus sich pro Schneckensteigung 4 Durchbrüche 24 und 4 Stege 26 ergeben. Die Höhe der Durchbrüche entspricht etwa 50 % der Schneckenhöhe.
Auch aus 4 und 5 läßt sich eine Förderschnecke 10 entnehmen. Hier ist als Antriebsteil eine Kuppelwelle 32 vorgesehen. Auf die Kuppelwelle 32 im Bereich zwischen den Gelenkteilen 30 ist eine Schnecke 14 aufgeschweißt, die wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen aus einzelnen Schneckensegmenten besteht. Diese Ausführung der Schnecke 14 kommt z.B. bei niedrigviskosen Medien zum Einsatz. Über die im Vergleich zu den Flächen der Durchbrüche 24 großen Stirnflächen 28 gelangt mehr Medium in den Rotorbereich und trotzdem verhindern die kleiner dimensionierten Durchbrüche einen erhöhten Bedarf an Antriebsleistung.
Die Anordnung der Durchbrüche 24 und deren Größe der in 4 und 5 dargestellten Förderschnecke 10 zeigt 6. Pro Schneckensteigung sind jeweils 3 um 120 ° versetzte Durchbrüche in die Schnecke 14 eingebracht.
Aus den 7, 8, 9 entnimmt man weitere Ausführungsbeispiele für die Schneckengestaltung für jeweils eine Windung.
7 gibt eine gleichmäßige Verteilung von 6 Durchbrüchen 24 und Stegen 26 wieder. Die Höhe HD der Durchbrüche beträgt 50 % im Vergleich zur Höhe HS der Schnecke 14. Die Breite BD der Durchbrüche entspricht der Breite BS der Stege.
In 8 weist die Schnecke 14 vier Durchbrüche 24 und vier Stege 26 auf, wobei die Breite BD der Durchbrüche größer ist als die Breite BS der Stege. Die Höhe HD der Durchbrüche 24 beträgt 50 % der Höhe HS der Schnecke 14.
Aus den unterbrochenen Linien der 9 sind unterschiedliche Größenverhältnisse bezüglich der Höhe HD der Durchbrüche zur Höhe HS der Schnecke 14 zu entnehmen, wobei bei einer Teilung von 120 ° drei Durchbrüche 24 dargestellt sind.

10: Förderschnecken
12: Schneckenrohr
14: Schnecke
16, 18: Kuppelwellenenden
20: Rohrsegmente
22: Kupplungen
24: Durchbrüche
26: Stege
28: Stirnfläche
30: Gelenkteile
32: Kuppelwelle
34: Schneckenfuß

Claims

Exzenterschneckenpumpe mit einem exzentrisch umlaufenden Rotor der in einem mit einem zusätzlichen Schraubengang versehenen Stator umläuft, wobei der Rotor über eine Kuppelwelle mit dem Antrieb in Verbindung steht und die Kuppelwelle von einer Förderschnecke umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (10) eine Schnecke (14) aufweist, die pro Steigung mindestens zwei Durchbrüche (24) aufweist, und die zwischen diesen Durchbrüchen (24) gebildeten Stege 26 mit der Kuppelwelle verbunden sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Schneckensteigung mindestens vier Durchbrüche vorhanden sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelwelle ein Rohr aufweist, an dem sich mindestens an einem Ende parallel zur Längsachse der Förderschnecke Rohrsegmente (20) befinden, die mit der Schnecke (14) verbunden sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rohrsegmente (20) der Anzahl der Durchbrüche (24) entspricht.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (HD) der Durchbrüche (24) zwischen 30 % und 70 % der Höhe (HS) der Schnecke (14) entspricht.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (HD) der Durchbrüche (24) zwischen 20 % bis 60 % der Höhe (HS) der Schnecke (14) ist.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente (20) im Betriebszustand das oder die Gelenkelement/e (30) überdecken
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (BD) der Durchbrüche (24) der Breite (BS) der Stege (26), die mit der Kuppelstange verbunden sind, entspricht.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (BD) der Durchbrüche (24) größer ist als die Breite (BS) der Stege (26).
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (BS) der Stege (24) größer ist als die Breite (BD) der Durchbrüche (26).
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (26) eine dem Schneckenverlauf entgegengesetzte Neigung aufweisen.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (26) um 30 ° bis 120 ° zueinander versetzt sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Bereichs der Rohrsegmente (20) eine Aufnahme für eine Gelenkwelle sitzt.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Rohrsegmente (20) an den Verlauf der Schnecke (14) angepaßt ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (14) aus mehreren Teilen besteht.