DE102008036511A1

DE102008036511A1 - Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE102008036511A1
Application number: DE102008036511A
Authority: DE
Inventors: Klaus Heizinger; Lorenz Lessmann; Nilton André Theilacker; Osvaldo Lameiro Ferreira jun.; Osnildo Borchardt; José Ribamar Dálbuquerque Lima Filho; Ivanilson Raduenz; Leandro Starke
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: Netzsch Pumpen & Systeme De GmbH
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: BRPI0903041A2; DE102008036511B4; BRPI0903041B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Exzenterschneckenpumpe, mit der sowohl niedrig- als hochviskose Materialien bei Temperaturen bis 250°C gefördert werden können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Exzenterschneckenpumpe zum Einsatz bei stark unterschiedlichen Temperaturen für Produkte deren Viskosität niedrig oder variabel ist.
Aus der EP 844 397 ist hierzu eine Zahnradpumpe oder Moineau-Pumpe bekannt, die aus einem Rotor besteht der einen Zahn weniger aufweist als der den Rotor umgebende Stator. Aufgrund der exzentrischen Drehbewegung des Rotors im Stator entstehen im Stator Kammern, in denen das Produkt vom Einlaß zum Auslaß der Pumpe gefördert wird. Da die Pumpen bei der Förderung von Produkten mit, mitunter sehr heißen Produkten wie z. B. Öl zum Einsatz kommen, müssen die Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien für den Rotor und den mit dem Produkt in Verbindung kommenden Material des Stators, annähernd konstantes Spiel aufweisen. Die Werkstoffe aus Stahl, Gußeisen und Bronze sind hier so ausgelegt, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient von etwa plus 15°C bis plus 300°C annähernd konstant bleibt.
Durch den Einsatz von kompatiblen Feststoffen für den Rotor und den Stator wird zwar der Einsatz der Pumpen bei hohen Temperaturen, aber nicht bei unterschiedlichen Viskositäten berücksichtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb die Fördermenge der Pumpe auch bei niedrig viskosen Produkten und hohen Temperaturen sicher zu stellen.
Die Lösung der Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Durch die Erfindung wird somit eine Exzenterschneckenpumpe geschaffen, die mindestens einen Teilbereich aufweist, in dem der Rotor und der Stator aus Metall bestehen, wobei hinter dieser Metallpaarung, vor dieser Metallpaarung oder auch zwischen zwei Metallpaarungen eine Metall-Kunststoffpaarung angeordnet sein kann.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die Statorabschnitte aus Kunststoff mit den Statorabschnitten aus Metall durch Klebstoff miteinander verbunden.
Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß Statorabschnitte aus Kunststoff mit den Statorabschnitten aus Metall formschlüssig und/oder durch kraftschlüssige Verbindungselemente miteinander gekoppelt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die aus Kunststoff bestehenden Statorabschnitte mit den aus Metall bestehenden Statorabschnitten durch formschlüssige Verbindungselemente zwischen dem Statormantel und der Statorauskleidung miteinander verbunden.
Nach einer vorteilhaften Gestaltung der Erfindung sind die Statorabschnitte aus Kunststoff untereinander und mit den Statorabschnitten aus Metall formschlüssig miteinander gekoppelt.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Rotoren oder Rotorabschnitte durch elastische oder gelenkige Zwischenelemente wie Biegestäbe oder Bolzengelenke miteinander oder mit dem Antrieb verbunden sind.
Unter der Voraussetzung, daß das zu fördernde Produkt sehr dünnflüssig ist, kann die Pumpe zu Beginn des Fördervorgangs zuerst mit einer Paarung, bestehend aus einem Kunststoffstator und einem Rotor aus Metall betrieben werden und später, wenn sich die Viskosität des Produkts verändert, auf eine Metallrotor-Metallstatorpaarung gewechselt werden. Dazu wird der Rotor mittels eines Hebewerkzeugs axial verschoben, so daß der in der Länge dem Statorteil entsprechende Rotor nur temporär mit dem Kunststoffstator oder Metallstator zusammenwirkt.
Aufgrund der Kombination der Statorwerkstoffe aus Kunststoff und Metall sind entsprechende Pumpen auch bei sehr stark variierender Viskosität des Produkts über einen Temperaturbereich von 5°C bis 220°C einsetzbar.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen die mit Produkt kontaktierten Statorteile, Statorauskleidung aus GGG-50 oder GG-20.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kommen für die aus Kunststoff bestehenden Statoren bzw. Statorenauskleidungen Polymere zum Einsatz, wobei insbesondere glasfaserverstärktes Polyphenylensulfid, Polyamid, Polytetrafluorethylen, Polyimid, Polyethersulfon oder Polybenzimidazol Verwendung findet.
Nach einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung besteht der Rotor aus Metallen wie 1.1191, SAE1045, SAE4140, SAE4340, SAE8550, AISI316 oder AISI316L.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarische erläutert. Es zeigt:
1 Teilansichten aus dem Rotor/Statorbereich
2 Teilansicht eines Rotor/Statorbereichs einer Exzenterschneckenpumpe
3 Teilansicht eines Rotor/Statorbereichs einer Exzenterschneckenpumpe
4 Rotor/Statorkombination mit Gelenkverbindung
5 Pumpenstator mit Kunststoff- und Metallauskleidung
Die in 1 dargestellte Rotor/Statorkombination gehört zu einer Bohrlochpumpe, die im Normalfall mehrere 100 m unter der Erdoberfläche zum Einsatz kommt. Mit dieser Pumpe, die aus einem Rotor 1 und einem Statorgehäuse 2 besteht, in dem sich Auskleidungsteile 3, 4 befinden, wird mehr oder weniger zähflüssiges Öl bzw. Bitumen an die Erdoberfläche gepumpt. Für diesen Pumpvorgang ist der Rotor 1 mit einem an der Erdoberfläche vorgesehenen Antrieb verbunden. Damit sich die Statorauskleidung, die einen Zahn mehr aufweist, als der Rotor während des Betriebs, in dem Reibung auftritt, nicht verdreht, ist die Auskleidung mit Stiften 11 mit dem Statorgehäuse 2 verbunden. Die Auskleidungsteile 4 aus Kunststoff stehen mit den Auskleidungsteilen 3 aus Metall durch eine Klebstoffverbindung miteinander in Verbindung. Der Übergang der Auskleidungsteile 4 mit den Auskleidungsteilen 3 aus Metall wird flächenmäßig vergrößert, in dem beide Teile über einen Durchmesserunterschied verfügen. So wird die Fläche, über die die Klebeverbindung zwischen den Kunststoff- und Metallteilen erzeugt wird, vergrößert. Im Anschluß an das Statorgehäuse ist nach unten, über eine Muffe 7 ein Zwischenstück angefügt, an dessen unteren Ende eine Justiervorrichtung 5 sitzt. Diese Justiervorrichtung wird benötigt, um den Rotor vor Beginn des Pumpvorgangs in die richtige Lage zum Stator plazieren zu können.
Die 3 zeigt einen Rotor 1, der sich innerhalb eines Statorgehäuses 2 und dessen Auskleidungsteilen 3, 4 erstreckt. Die Auskleidung dieses Stators ist aufgeteilt in Auskleidungsabschnitte 3 aus Metall und Auskleidungsabschnitte 4 aus Kunststoff. An das untere Ende der Pumpe fügt sich ein Einlaßgehäuse 6 an, in dem seitliche Bohrungen 12 eingebracht sind. Zwischen dem Statorteil mit den Auskleidungsteilen 3 aus Metall und dem Statorteil mit den Auskleidungsteilen 4 aus Kunststoff wird ein räumlicher Abstand 13 in Längsrichtung zur gesamten Pumpe eingehalten. Durch diesen Abstand 13 läßt sich das Teil des Stators, das mit Auskleidungsteilen 4 aus Kunststoff versehen ist, leichter vom restlichen Statorbereich trennen. Der am oberen Ende freiliegende Rotorkopf steht über ein gelenkiges oder biegeelastisches Zwischenstück mit dem Antriebsgestänge und das wiederum mit einem Antrieb in Verbindung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in 4 eine Exzenterschneckenpumpe dargestellt, die über zwei Rotoren 1, 10 verfügt. Die beiden Rotoren werden über einen gemeinsamen, nicht dargestellten Antrieb, in eine exzentrische Rotation versetzt. Als Kupplungsglied 8 zur Verbindung der beiden Rotoren wird ein elastischer Biegestab 6 verwendet. Dieser Biegestab weist an beiden Enden ein Gewinde auf, über das er mittels Einsatz eines Klebstoffs fest verbunden ist. Die einzelnen Teile der Pumpen, d. h. das Statorgehäuse 2 und das Verbindungsgehäuse 9 weisen als Verbindungsglieder Muffen 7 auf.
Aus der 5 ist ein Ausführungsbeispiel zu entnehmen, bei dem sich der Stator 2 aus zwei Bereichen zusammensetzt, wovon jeder Bereich nur zeitweise mit dem Rotor im Eingriff steht. In der dargestellten Ansicht erstreckt sich der schneckenförmige Rotorteil im Bereich der aus Kunststoff bestehenden Auskleidung. Ist die Anfahrphase, in der vorwiegend nur Wasser gefördert wird beendet, so zieht eine Hebevorrichtung den Stator aus dem Bereich der Kunstoffauskleidung in den darüber angeordneten Bereich mit den Auskleidungsteilen 3 aus Metall. Somit wird in der zweiten Stufe des Förderverfahrens nur noch die Metallpaarung für den Fördervorgang verwendet.

1: Rotor
2: Statorgehäuse
3: Auskleidungsteile
4: Auskleidungsteile
5: Justiervorrichtung
6: Biegestab
7: Muffe
8: Kupplungsglied
9: Verbindungsgehäuse
10: Rotor
11: Stift
12: Bohrungen
13: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 844397 [0002]

Claims

Exzenterschneckenpumpe bestehend aus einem Stator (2) und einem zu diesem Stator exzentrisch rotierenden Rotor (1), der einen Zahn weniger aufweist als der Stator (2) wobei die Exzenterschneckenpumpe einen Bereich hat, in dem sowohl der Rotor (1) wie auch der Stator (2) aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht dadurch gekennzeichnet, daß vor, und/oder im, und/oder nach dem Bereich in dem ein Rotor (1) und ein Stator (2) ganz oder teilweise aus Metall bestehen, Statoren oder Statorauskleidung (4) aus Kunststoff angeordnet sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabschnitte (4) aus Kunststoff mit den Statorabschnitten (3) aus Metall durch Klebstoff miteinander verbunden sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabschnitte (4) aus Kunststoff mit den Statorabschnitten (3) aus Metall durch kraftschlüssige Verbindungselemente miteinander gekoppelt sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabschnitte (4) aus Kunststoff untereinander und mit den Statorabschnitten (3) aus Metall formschlüssig miteinander gekoppelt sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren und/oder Rotorabschnitte durch elastische oder gelenkige Zwischenelemente (6, 8) miteinander verbunden sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Rotoren axial verschiebbar sind, so daß Paarungen zwischen metallischen Rotoren mit metallischen Statoren oder mit aus Kunststoff bestehenden Statoren temporär möglich ist.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Rotor/en mittels einer Hubvorrichtung axial innerhalb des Rotorgehäuses beweglich ist/sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Temperaturbereich in dem die Pumpe zum Einsatz kommt von 5°C–250°C erstreckt.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die metallische/n Stator/en aus GGG50 oder GG20 bestehen.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kunststoff gefertigten Statoren oder deren Auskleidung aus glasfaserverstärktem Polyphenylensulfid oder dergleichen oder Elastomeren vorzugsweise Fluorelastomeren hergestellt sind.