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Die
Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Pumpengehäuse,
das ein Rotorgehäuse und einen Anschlussbehälter
mit wenigstens einem Anschlussstutzen umfasst, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In
den letzten Jahrzehnten hat die Exzenterschneckenpumpe ihre vielfältigen
Einsatzmöglichkeiten unter Beweis gestellt und sich so
einen festen Platz auf dem Pumpenmarkt gesichert. Ein wichtiger Einsatzbereich
ist die Lebensmitteltechnik. Dort hat sich die Exzenterschneckenpumpentechnik
etabliert und ist bei mediumsorientiertem Einsatz ein zuverlässiges
Arbeitsgerät.
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Im
Rahmen der auch in der Lebensmittelindustrie fortschreitenden Automatisierung
ganzer Prozesslinien, stellen sich an die eingesetzte Fördertechnik
immer neue Anforderungen in Bezug auf kontinuierlichen Betriebsablauf.
Hierbei werden besonders hohe Ansprüche an die mediumsschonende Förderung
und an die Hygiene des Pumpsystems gestellt.
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Die
Exzenterschneckenpumpe bringt durch ihr Wirkprinzip viele Vorteile
mit sich, wenn viskose und schwer empfindliche Medien gefördert
werden sollen. Der im Allgemeinen als eingängige Schraube ausgeführte
Rotor rotiert, über die Gelenkwelle mit dem Antrieb verbunden,
in einem gewöhnlich zweigängigen Stator. Die sich
aufgrund der Gangunterschiede zyklisch öffnenden und schließenden
Kammern saugen das Medium ein. In der sich schließenden
Kammer wird es in Richtung Druckseite gefördert und in
den Anlagenteil mit höherem Druck ausgeschoben. Bei entsprechender
Auswahl z. B. von Kammergröße, Pumpendrehzahl
und Komponentenmaterialien kann erreicht werden, dass im Fördermedium
enthaltene, weiche Stücke, wie z. B. Kirschen im Joghurt,
unversehrt das Pumpsystem passieren.
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Das
Pumpsystem muss hohen Anforderungen an eine schonende Förderung
der Medien sowie an die Reinigung der Gesamtanlage genügen.
Hierbei dürfen keine Qualitätsverluste durch das
Pumpsystem erzeugt und gegebenenfalls vorhandene Toträume
müssen von Resten befreit werden. Zudem muss die Gesamtanlage
in besonderen Anwendungsfällen, beispielsweise mittels
Heißdampf, aseptisch ausgebildet werden. Dies ist im Allgemeinen
neben dem Anwendungsgebiet der Lebensmitteltechnik z. T. auch für
andere Anwendungsfälle von Relevanz.
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Die
Druckschrift
DE 297
15 797 U1 zeigt eine Exzenterschneckenpumpe, die neben
einem radial angeordneten Ansaugstutzen und einem stirnseitigen
Ausströmstutzen für das zu pumpende bzw. zu fördernde
Pumpmedium zusätzlich beidseits des Sauggehäuses
zwei separate tangential angeordnete Reinigungs-/Inspektionsöffnungen
zur Erzeugung turbulenter Rohrströmungen für Reinigungszwecke aufweist.
Durch diese Reinigungs-/Inspektionsöffnungen ist zwar in
der Tat eine Strömung zur Reinigung des Sauggehäuses
erreichbar. Allerdings ist der Ansaugstutzen relativ weit vom antriebsseitigen Ende
bzw. stirnseitigen Ausströmstutzen des Sauggehäuses
beabstandet, da in dem Zwischenraum eine Reinigungs-/Inspektionsöffnung
vorgesehen ist. Durch diesen Abstand des Saugstutzens vom drittseitigen
Ende des Sauggehäuses ergibt sich ein vergleichsweise großer
Totraum im Betrieb der Pumpe. Im Reinigungsbetrieb wiederum stellt
der separate Ansaugstutzen selbst einen Totraum dar, der durch die über
die Reinigungs-/Inspektionsöffnungen erzeugte Strömung
schwer zu reinigen ist.
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Dagegen
offenbaren die Druckschriften
DE 10 2005 039 612 A1 oder
EP 459 741 A1 bereits Exzenterschneckenpumpen,
bei denen dem Rotorgehäuse ein Saugbehälter vorgelagert
ist, der einen radial abstehenden Saugstutzen und eine axiale bzw. stirnseitige
Austrittsöffnung für das angesaugte Pumpmedium
aufweist. Hierbei ist die Einlassöffnung bzw. der Einlassstutzen
für das Pumpmedium zugleich ein/e Reinigungs- oder Inspektions-Öffnung bzw.
-Stutzen für ein Reinigungsmedium. Separate Reinigungsöffnungen
bzw. -stutzen für Reinigungszwecke bzw. für ein
Reinigungsmedium sind nicht vorhanden. Eine den hohen Hygieneanforderungen z.
B. des Lebensmittelbereichs genügende Reinigung ist hier
nur im demontierten Zustand realisierbar. Im montierten bzw. Normalbetrieb
können diese Anforderungen nicht bzw. nur unzureichend
erfüllt werden.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist demgegenüber, eine Exzenterschneckenpumpe
vorzuschlagen, die sowohl im Pumpbetrieb als auch bei der Reinigung höheren
Hygieneanforderungen genügt.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend von einer Exzenterschneckenpumpe der einleitend
genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen angegebenen
Merkmale sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen
der Erfindung möglich.
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Dementsprechend
zeichnet sich eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe
dadurch aus, dass der erste Anschlussstutzen unten am Anschlussbehälter
angeordnet ist. Hierdurch kann Reinigungsflüssigkeit ohne
zusätzliche Ablauföffnung unmittelbar durch den
ersten Anschlussstutzen vollständig ablaufen, so dass eine
solche zusätzliche Reinigungsöffnung entfallen
kann.
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Durch
die Verwendung des für den Betrieb des Pumpmediums vorgesehenen
ersten Anschlussstutzen als Reinigungsstutzen ergibt sich sowohl
im Pumpbetrieb als auch im Reinigungszustand eine deutliche Verringerung
unerwünschten Totraums. Durch den Fortfall separater Reinigungsstutzen
wird deren Totraum im Pumpbetrieb bei der Förderung des
Pumpmediums vermieden. Durch die Verwendung des ersten Anschlussstutzens
als Reinigungsöffnung wiederum entfällt beim Reinigungsvorgang der
ansonsten vorhandene Totraum der Reinigungsströmung im
Anschlussstutzen.
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Darüber
hinaus ist es bei der Erfindung möglich, den Anschlussstutzen
näher am antriebsseitigen Ende des Anschlussbehälters
der Exzenterschneckenpumpe unterzubringen, so dass auch in diesem Bereich
des Anschlussbehälters der Totraum deutlich reduziert werden
kann.
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Der
Begriff Totraum beschreibt ein Restvolumen innerhalb der Pumpe bzw.
des Anschlussbehälters, in dem sich während des
Normalbetriebs Pumpmedium und während der Reinigung Reinigungsflüssigkeit
ablagern kann, so dass sich für ein solches Totvolumen
eine unerwünscht lange Verweildauer von Pumpmedium in der
Pumpe bzw. bei der Reinigung aufgrund fehlender Strömung
von Reinigungsflüssigkeit in diesen Bereichen der Pumpe
ein schlechtes Reinigungsergebnis einstellt.
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Der
Anschlussbehälter kann bei einer erfindungsgemäßen
Pumpe, z. B. abhängig von der Drehrichtung des Rotors,
als Druck- und/oder als Saugbehälter vorgesehen werden,
wobei der dementsprechende Anschlussstutzen ein Druck- und/oder Saugstutzen
ist. Im Regelfall wird der Anschlussbehälter als Saugbehälter
Verwendung finden, um eine Strömungsführung des
Pumpmediums von der Antriebsseite weg zu erzeugen. Hierdurch wird
die Dichteinheit zum Abdichten der Antriebswelle gegenüber
dem Antriebsmotor nicht mit Druck beaufschlagt und somit weniger
belastet. Grundsätzlich lässt sich jedoch eine
Exzenterschneckenpumpe auch in umgekehrter Richtung betreiben, so
dass der an sich als Saugbehälter vorgesehene Anschlussbehälter
auch als Druckkammer dienen kann. In diesem Fall wäre der
Anschlussstutzen am Anschlussbehälter ein Druckstutzen.
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In
einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind der erste Anschlussstutzen
und der zweite, stirnseitig am Anschlussbehälter angeordnete
Anschlussstutzen unten am Anschlussbehälter angeordnet. Hierdurch
ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Durchströmen des
Anschlussbehälters bzw. der beiden Anschlussstutzen und/oder
Ablaufen des Reinigungsmediums bzw. -flüssigkeit für
Reinigungszwecke aus/durch die beiden Anschlussstutzen, d. h. Reinigungsstutzen.
Andererseits ergibt sich ein vorteilhafter Pumpbetrieb bzw. Normalbetrieb,
da das Pumpmedium nicht bzw. nur in äußerst geringem Maß vertikal,
insbesondere vertikal nach oben, gefördert bzw. gepumpt
werden muss. Entsprechend Energie effizient ist diese Maßnahme.
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Vorzugsweise
wird der erste Anschlussstutzen waagerecht unten und/oder im Wesentlichen
tangential am Anschlussbehälter angeordnet. Zum einen ist
hierdurch die Bauhöhe der Pumpe geringer als bei einem
radial abstehenden Stutzen. Zum anderen lässt sich hierdurch
eine vorteilhafte Wirbelströmung von Reinigungsflüssigkeit
durch den Anschlussstutzen erzeugen. Eine derartige Strömung kann
im Übrigen während des Pumpbetriebs zur Führung
des Pumpmediums durchaus auch von Vorteil sein.
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Vorteilhafterweise
sind alle Anschlussstutzen unten und/oder im Wesentlichen waagerecht
am Anschlussbehälter angeordnet. Das heißt vor
allem auch, dass der (dritte) Anschlussstutzen des Anschlussbehälters
zum Anschließen eines Antriebs, insbesondere eines Elektromotors,
wie der erste als auch der zweite Anschlussstutzen unten bzw. waagrecht
anzuordnen sind. Hiermit wird ein/e besonders vorteilhafte/r Konstruktion
bzw. Antrieb des Rotors realisierbar. Insbesondere wird hierbei
der Antrieb auf der dem Rotor gegenüberliegenden Seite
angeordnet, so dass eine Anschlusswelle in vorteilhafter Weise sich
von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite des Anschlussbehälters
erstrecken kann. Das bedeutet, dass hierbei sowohl der zweite als
auch der dritte. Anschlussstutzen an der Stirnseite des Anschlussbehälters
angeordnet ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird der Anschlussbehälter
zumindest innen im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt,
wobei der Anschlussstutzen insbesondere im Wesentlichen tangential
angeordnet ist. Durch eine solche Ausgestaltung ergibt sich eine
turbulente Strömung im Inneren des Anschlussbehälters
beim Durchpumpen von Reinigungsflüssigkeit während
der Reinigung, jedoch auch von Pumpmedium während des Pumpbetriebs.
Die so erzeugte Strömung sorgt für ein besseres
Reinigungsergebnis bei der Reinigung und für eine weitgehend
vollständige Förderung des Pumpmediums im Normalbetrieb und
somit für die erfindungsgemäß gewünschten besseren
Hygieneverhältnisse.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der
erste Anschlussstutzen in dem dem Antrieb der Exzenterschneckenpumpe
zugewandten äußersten Viertel des Anschlussbehälters angeordnet.
Durch diese Anordnung ergibt sich wiederum eine Verringerung des
Totraums in axialer Richtung in dem Zwischenraum zwischen erstem
Anschlussstutzen und Stirnseite des Anschlussbehälters.
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In
einer Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform wird
der Abstand (A) des ersten Anschlussstutzens von der antriebsseitigen
Stirnwand des Antriebsbehälters kleiner gewählt
als der Stutzendurchmesser. Vorzugsweise wird dieser Abstand (A)
noch kleiner, z. B. kleiner als der Stutzenradius gewählt.
Je näher der erste Anschlussstutzen am stirnseitigen Ende
des Anschlussbehälters angeordnet wird, umso kleiner wird
der Totraum zwischen stirnseitiger Abschlusswand und erstem Anschlussstutzen.
Durch die genannte Anordnung wird somit der Totraum reduziert, was
wiederum der Verbesserung der Hygieneverhältnisse dient.
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Bevorzugt
wird im Anschlussbehälter eine Innenschulter als Anschlag
für einen Stirnwandeinsatz vorgesehen. Dies hat zur Folge,
dass innenseitig die Stirnwand näher an den ersten Anschlussstutzen herangeführt
wird, d. h. sie wird durch den axialen bzw. stirnseitigen Anschlussflansch
des Anschlussbehälters hindurch eingesetzt. Diese Maßnahme dient
wiederum der Verringerung des Totraums im Bereich zwischen Anschlussstutzen
und stirnseitiger Behälterwand.
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Auf
diese Weise lässt sich der Abstand zwischen erstem Anschlussstutzen
und stirnseitiger Innenwand weitgehend verkleinern, wobei dieser
Abstand letzten Endes vom Abstand zwischen erstem Anschlussstutzen
und Innenschulter abhängt.
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Der
Abstand zwischen Anschlussstutzen und Innenschulter wird dabei minimal,
bevorzugt kleiner als 5 mm, in einer Weiterbildung der Erfindung kleiner
als 2 mm gewählt. Somit verbleibt an der Innenschulter
im Bereich des ersten Anschlussstutzens eine minimale Wandstärke
als Anschlag für den stirnseitigen Wandeinsatz, der sich
im Übrigen seinerseits durchaus noch weiter innerhalb der
Innenschulter in Richtung zum ersten Anschlussstutzen fortsetzen
kann, so dass die Öffnung des ersten Anschlussstutzen innenseitig
sich unmittelbar an die Stirnwand des Anschlussbehälters
anschließt.
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Weiterhin
wird in einer besonderen Ausführungsform der Innendurchmesser
des ersten Anschlussstutzens so groß gewählt,
dass er größer ist als der Innenradius des Anschlussbehälters.
Hierdurch ergibt sich eine sehr große Nennweite des ersten
Anschlussstutzens im Verhältnis zur Innenseite des Anschlussbehälters,
was zum einen für eine gute Pumpleistung durch einen geringen
Widerstand des Pumpmediums im ersten Anschlussstutzen von Vorteil
ist, zum anderen jedoch auch die Inspektion und Reinigung erleichtert.
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Wie
bereits erwähnt kann der Anschlussbehälter sowohl
als Saug- und/oder als Druckbehälter und der dementsprechende
erste Anschlussstutzen als Saug- und/oder Druckstutzen verwendet
werden. Da der Anschlussbehälter üblicherweise
bei Exzenterschneckenpumpen zwischen Rotor und Antrieb angeordnet
ist, wird im Regelfall der Anschlussbehälter als Saugbehälter
dienen, um die Dichtung bzw. die Dichtungen der Antriebswelle zur
Motorseite hin nicht mit unter Druck stehenden Medium zu beaufschlagen.
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Ausführungsbeispiel
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher
erläutert.
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Im
Einzelnen zeigt:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch einen Anschlussbehälter
einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe
und
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2 einen
schematischen Teilschnitt in der Stirnansicht eines solchen Anschlussbehälters.
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Ein
Anschlussbehälter 1 umfast einen zylindrischen
Innenraum 2, der beidseitig an Innenschultern 3, 4 endet.
Stirnseitig sind Anschlussflansche 5, 6 für
den Anschluss an die weiteren Pumpenkomponenten vorgesehen. Der
Anschlussflansch 5 dient vorzugsweise zur Verbindung mit
einem Rotorgehäuse, während der Anschlussflansch 6 vorzugsweise zur
Verbindung mit einem Verbindungsflansch eines Antriebssystems dient.
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In
einem dem Pumpenrotor gegenüberliegendem Bereich 7 des
Anschlussbehälters 1 ist ein Anschlussstutzen 8 angeordnet,
der über einen Flansch 9 an eine Pumpleitung eines
nicht näher dargestellten Leitungssystems anschließbar
ist. Der Anschlussstutzen 8 stellt den sogenannten ersten
bzw. unteren Anschlussstutzen 8 gemäß der
Erfindung dar, der einerseits für ein Durchströmen
von einem Pumpmedium während des Normalbetriebs sowie andererseits
zugleich als Inspektions- und/oder Reinigungsstutzen 8 für
ein Durchströmen von einem Reinigungsmedium ausgebildet
ist.
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Der
stirnseitige Anschlussflansch 5 ist ebenfalls für
ein Durchströmen des Pumpmediums zum Rotor während
des Normalbetriebs sowie zugleich als Inspektions- und/oder Reinigungsstutzen 5 für
ein Durchströmen des Reinigungsmediums ausgebildet. Somit
kann sowohl das Pumpmedium als auch das Reinigungsmedium bzw. die Reinigungsflüssigkeit vom
einen zum andern Anschlussstutzen 5, 8 in vorteilhafter
Weise strömen. Hierbei kann der Anschlussbehälter 1 bzw.
dessen Innenraum 2 einschließlich hierin angeordneter
Komponenten wie eine nicht näher dargestellte Anschlusswelle
oder dergleichen ganz besonders gründlich gereinigt werden.
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Es
ist in 1 erkennbar, dass der Anschlussstutzen 8 nahe
am stirnseitigen Endbereich 7 des Anschlussbehälters 1 liegt
und insbesondere in unmittelbarer Nähe der Innenschulter 4 angeordnet ist.
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In 2 ist
erkennbar, dass der Anschlussstutzen 8 tangential vom Innenumfang 10 des
Anschlussbehälters 1 abzweigt. Weiterhin ist erkennbar, dass
der Anschlussstutzen 8 an der untersten Stelle 11 des
Innenraums 2 abzweigt, so dass Flüssigkeit, z.
B. Reinigungsflüssigkeit, vollständig aus dem
Innenraum 2 des Behälters 2 problemlos
durch den Anschlussstutzen 8 ablaufen kann. Der Anschlussstutzen 8,
der sowohl als Saug- und/oder Druckstutzen im Pumpbetrieb dient,
ist demnach ohne Weiteres als Reinigungs- und/oder Inspektionsöffnung
nutzbar. Diese Funktion wird dadurch verbessert, dass der Innendurchmesser
D des Anschlussstutzens 8 verhältnismäßig
groß, im vorliegenden Fall größer als
der Innenradius R des Anschlussbehälters 2, gewählt
ist.
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Da
die beiden 1 und 2 im gleichen Maßstab
gezeichnet sind, geht aus den beiden Figuren zudem hervor, dass
der Abstand A des Anschlussstutzens von der Innenschulter 4 an
seiner kleinsten Stelle, d. h. dort wo die Schnittlinie einer Darstellung
gemäß 2 auf der Mittelachse des Anschlussstutzens 8 liegen
würde, äußerst klein bemessen ist. In
besonderen Ausführungsformen kann dieser Abstand kleiner
als 2 mm gewählt werden.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung des Anschlussstutzens 8 ermöglicht
seine Verwendung als Reinigungs- und Inspektionsöffnung,
so dass sich hierzu separate Öffnungen mit entsprechenden
Stutzen erübrigen. Auf diese Weise wird der ansonsten durch
zusätzliche Reinigungsstutzen während des Betriebs
verursachte Totraum vermieden. Beim Reinigungsvorgang wiederum bildet
der Anschlussstutzen 8 ebenfalls keinen Totraum, da er
zugleich als Durchgang für das Reinigungsmedium dient.
Die tangentiale Anordnung sorgt für eine turbulente Strömung
sowohl der Reinigungsflüssigkeit als auch des Pumpmediums
im Reinigungsbetrieb bzw. im Pumpbetrieb. Die unmittelbare Nähe
zur antriebsseitigen Stirnseite bzw. -wand des Anschlussbehälters 1 verringert
darüber hinaus das Totvolumen im Innern der Pumpe.
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- 1
- Anschlussbehälter
- 2
- Innenraum
- 3
- Innenschulter
- 4
- Innenschulter
- 5
- Anschlussflansch
- 6
- Anschlussflansch
- 7
- Bereich
- 8
- Anschlussstutzen
- 9
- Flansch
- 10
- Innenumfang
- 11
- Unterste
Stelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 29715797
U1 [0006]
- - DE 102005039612 A1 [0007]
- - EP 459741 A1 [0007]