DE102009010107B4 - Cavity Pump - Google Patents

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Abstract

Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor (2) mit schneckenförmiger oder schraubenförmiger Außenkontur, der über eine Welle (1) von einem Motor (6) angetrieben ist und eine taumelnde Rotationsbewegung im Pumpenstator (3) in einem Hohlraum ausübt, dessen innere Oberfläche eine schneckenförmige oder schraubenförmige Innenkontur aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Oberfläche des Statorhohlraumes von einem starren Material insbesondere von Stahl gebildet ist, – dass zumindest die äußere Oberfläche des Rotors (2) von einem elastischen Material insbesondere von Gummi oder einem elastischen Kunststoff gebildet ist, – dass der Stator (3) mit seinem Hohlraum rohrförmig ausgebildet ist, – dass der Rotor (2) ein koaxiales Innenrohr (8) insbesondere aus Metall aufweist, das auf der vom Motor (6) angetriebenen Pumpenwelle (1) befestigt ist und – dass der Rotor (2) an einem Rohrende mit dem die Rohraußenkontur bildenden Rotorhohlzylinder (7) über eine flexible oder elastische Verbindungsstelle (9) verbunden ist.Eccentric screw pump with a rotor (2) with helical or helical outer contour, which is a shaft (1) by a motor (6) and a tumbling rotational movement in the pump stator (3) in a cavity, the inner surface of a helical or helical inner contour characterized in that - the surface of the stator cavity is formed of a rigid material, in particular of steel, - that at least the outer surface of the rotor (2) is formed of an elastic material, in particular of rubber or an elastic plastic, - that the stator (3) is tubular with its cavity, - that the rotor (2) has a coaxial inner tube (8), in particular of metal, which is mounted on the pump shaft (1) driven by the motor (6) and - that the rotor (2 ) At a pipe end with the tube outer contour forming hollow rotor cylinder (7) via a flexible or ela Stik junction (9) is connected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor mit schneckenförmiger oder schraubenförmiger Außenkontur, der über eine Welle von einem Motor angetrieben ist und eine taumelnde Rotationsbewegung im Pumpenstator in einem Hohlraum ausübt, dessen innere Oberfläche eine schneckenförmige oder schraubenförmige Innenkontur aufweist.The invention relates to an eccentric screw pump with a rotor with helical or helical outer contour, which is driven by a shaft of a motor and a tumbling rotational movement in the pump stator in a cavity exerts, whose inner surface has a helical or helical inner contour.

Es sind Exzenterschneckenpumpen bekannt mit einem Rotor aus hartem Material, z. B. aus Metall, Keramik oder Hartkunststoff und mit flexiblem Stator aus einem Elastomer, wobei die exzentrische Bewegung zwischen Rotor und Stator dadurch erzielt wird, dass der Rotor starr mit der Antriebswelle verbunden ist und um seine Mittellinie rotiert, wobei der flexible Stator aus seiner Mittellage ausgelenkt wird und somit eine um die Mittellinie taumelnde Bewegung ausführt. Ferner sind Exzenterschneckenpumpen bekannt mit einem sogenannten „Rohrstator”, der aus einer Rohrkonstruktion mit einem darin formschlüssig befindlichen Elastomer oder aus einem rohrförmigen Bauteil aus einem Metall-Elastomer-Verbundmaterial besteht, wobei die gewendelt ausgeführte Oberfläche des Elastomers dem medienberührtenden Raum zugewandt ist. Der Rotor ist mit einer rotierenden Antriebswelle mit Hilfe eines flexiblen Biegestabes, einer Gelenkwelle oder einem ähnlich wirkenden Bauteil verbunden und führt innerhalb des starren Stators eine exzentrische Rotationsbewegung aus.There are progressing cavity pumps known with a rotor made of hard material, eg. As of metal, ceramic or hard plastic and flexible stator made of an elastomer, wherein the eccentric movement between the rotor and stator is achieved in that the rotor is rigidly connected to the drive shaft and rotates about its center line, wherein the flexible stator from its central position is deflected and thus performs a tumbling about the center line movement. Furthermore, eccentric screw pumps are known with a so-called "tube stator", which consists of a tube construction with a form-fitting elastomer or a tubular member made of a metal-elastomer composite, wherein the coiled running surface of the elastomer faces the media-contacting space. The rotor is connected to a rotating drive shaft by means of a flexible bending rod, a propeller shaft or a similar acting component and performs within the rigid stator an eccentric rotational movement.

Auch zeigt die DE 60 2004 010 030 T2 eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor, der über eine Welle von einem Motor angetrieben ist, und eine taumelnde Rotationsbewegung im Pumpenstator ausübt. Hierbei ist die Oberfläche des Statorhohlraumes aus einem starren Material und die äußere Oberfläche des Rotors aus einem flexiblen Material gebildet.Also shows the DE 60 2004 010 030 T2 an eccentric screw pump having a rotor driven by a motor via a shaft and a tumbling rotary motion in the pump stator. Here, the surface of the stator cavity is made of a rigid material and the outer surface of the rotor made of a flexible material.

Ferner ist es aus der DE 195 01 514 A1 bekannt, den Rotor einer Exzenterpumpe als Rohrwendel auszubilden, und die US 6 544 015 B1 zeigt eine Exzenterpumpe mit einem wendelförmigen Rotor in einer elastischen Rohrwendel.Furthermore, it is from the DE 195 01 514 A1 known to form the rotor of an eccentric pump as coiled tubing, and the US Pat. No. 6,544,015 B1 shows an eccentric pump with a helical rotor in an elastic tube coil.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Exzenterschneckenpumpe mit besserem Wirkungsgrad und geringem Verschleiß bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion zu schaffen.The object of the invention is to provide an eccentric screw pump with better efficiency and low wear with a simple and inexpensive construction.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

  • – dass die Oberfläche des Statorhohlraumes von einem starren Material insbesondere von Stahl gebildet ist und, dass zumindest die äußere Oberfläche des Rotors von einem elastischen Material insbesondere von Gummi oder einem elastischen Kunststoff gebildet ist,
  • – dass zumindest die äußere Oberfläche des Rotors von einem elastischen Material insbesondere von Gummi oder einem elastischen Kunststoff gebildet ist,
  • – dass der Stator mit seinem Hohlraum rohrförmig ausgebildet ist,
  • – dass der Rotor ein koaxiales Innenrohr insbesondere aus Metall aufweist, das auf der vom Motor angetriebenen Pumpenwelle befestigt ist und
  • – dass der Rotor an einem Rohrende mit dem die Rohraußenkontur bildenden Rotorhohlzylinder über eine flexible oder elastische Verbindungsstelle verbunden ist.
This object is achieved according to the invention
  • That the surface of the stator cavity is formed by a rigid material, in particular of steel, and that at least the outer surface of the rotor is formed by an elastic material, in particular rubber or an elastic plastic,
  • - That at least the outer surface of the rotor is formed of an elastic material, in particular of rubber or an elastic plastic,
  • - That the stator is tubular with its cavity,
  • - That the rotor has a coaxial inner tube, in particular made of metal, which is mounted on the pump shaft driven by the motor and
  • - That the rotor is connected at one end of the tube with the tube outer contour forming hollow rotor cylinder via a flexible or elastic connection point.

Es wird eine Exzenterschneckenpumpe geschaffen mit verbesserter Pumpenkennlinie, insbesondere mit erhöhtem erzielbaren Förderdruck pro Pumpenstufe und steilerer Kennlinie. Eine solche Verdrängerpumpe wird besonders vorteilhaft in Anlagen zur Druckentwässerung von häuslichem Abwasser eingesetzt. Es wird eine Reduktion der Herstellungskosten durch Verringerung der Anzahl von Einzelteilen und vereinfachte Montage und durch die Möglichkeit der Verwendung von Standardkomponenten erreicht.It is an eccentric screw pump created with improved pump characteristic, in particular with increased achievable delivery pressure per pump stage and steeper characteristic. Such a displacement pump is used particularly advantageously in plants for pressure drainage of domestic wastewater. There is achieved a reduction in manufacturing costs by reducing the number of parts and simplified assembly and the possibility of using standard components.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous embodiments of the invention are listed in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch in einem axialen Längsschnitt dargestellt und wird im Folgenden einschließlich Abwandlungen beschrieben.An embodiment is shown schematically in the drawing in an axial longitudinal section and will be described below including modifications.

Eine rotierende Verdrängerpumpe vom Typ einer Exzenterschneckenpumpe besitzt eine rotierende Antriebswelle, einen aus einem elastischen Material bestehenden Rotor mit einer schraubenförmigen Außenkontur, der an mindestens einem Ende mit der Antriebswelle verbunden ist und einen im wesentlichen rohrförmigen Stator, dessen innere Oberfläche eine schraubenförmige Kontur aufweist. Hierbei besteht der Rotor aus einem starren Material, vorzugsweise aus Stahl.A rotary displacement type positive displacement pump has a rotary drive shaft, a resilient material outer rotor having a helical outer contour connected at least at one end to the drive shaft, and a generally tubular stator having an inner surface with a helical contour. In this case, the rotor consists of a rigid material, preferably of steel.

Die Verbindung zwischen der Antriebswelle 1 und dem Rotor 2 ist dergestalt, dass die Rotationsbewegung der Antriebswelle schlupfarm auf den Rotor übertragen und eine druckdichte Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Rotor hergestellt wird, während andererseits gleichzeitig eine taumelnde Rotationsbewegung zwischen der Antriebswelle und dem Rotor erfolgt. Die Rotor-Welle-Kombination 1, 2 ist zentrisch im Stator 3 angeordnet. Durch die taumelnde Rotation des Rotors 2 innerhalb des Stators wird der Fördereffekt erzielt.The connection between the drive shaft 1 and the rotor 2 is such that the rotational movement of the drive shaft slippage transmitted to the rotor and a pressure-tight connection between the drive shaft and the rotor is made, while on the other hand at the same time a tumbling rotational movement between the drive shaft and the rotor. The rotor-shaft combination 1 . 2 is centric in the stator 3 arranged. By the tumbling rotation of the rotor 2 Within the stator, the conveying effect is achieved.

An dem Ende der Antriebswelle 1, das zur Saugseite der Pumpe weist, ist eine Vorrichtung 4 befestigt, die zur Zerkleinerung von stückigen Beimengungen im Fördermedium dient.At the end of the drive shaft 1 pointing to the suction side of the pump is a device 4 attached, which is used for crushing lumpy admixtures in the pumped medium.

In einer Ausgestaltung ist die Antriebswelle der Pumpe die Verlängerung der Welle 5 des Antriebsmotors 6 (Motorwelle). Alternativ ist die Antriebswelle kraftschlüssig an die Motorwelle gekoppelt.In one embodiment, the drive shaft of the pump is the extension of the shaft 5 of the drive motor 6 (Motor shaft). Alternatively, the drive shaft is non-positively coupled to the motor shaft.

Vorzugsweise ist die Rotor-Antriebswelleneinheit 1, 2 als Gummi-Metallteil ausgeführt. d. h. der Elastomerrotor 2 ist an einem Ende direkt an die Antriebswelle 1 anvulkanisiert, wobei der innere Durchmesser des Elastomerrotors – mit Ausnahme der Verbindungsstelle zur Antriebswelle (Vulkanisationsstelle) – größer ist, als der Außendurchmesser der Antriebswelle, so dass der innere Durchmesser des Rotors 2 und der äußere Durchmesser der Antriebswelle 1 sich um mindestens den Betrag der Exzentrizität e unterscheiden. Die Verbindung zwischen dem Elastomerrotor 2 und der Antriebswelle 1 ist hinreichend flexibel, um eine pendelnde Bewegung zwischen der Antriebswelle und dem Elastomerrotor zu gestalten.Preferably, the rotor drive shaft unit 1 . 2 designed as a rubber-metal part. ie the elastomer rotor 2 is at one end directly to the drive shaft 1 vulcanized, wherein the inner diameter of the elastomer rotor - with the exception of the connection to the drive shaft (Vulkanisationsstelle) - is greater than the outer diameter of the drive shaft, so that the inner diameter of the rotor 2 and the outer diameter of the drive shaft 1 differ by at least the amount of eccentricity e. The connection between the elastomer rotor 2 and the drive shaft 1 is sufficiently flexible to make a pendulum motion between the drive shaft and the elastomer rotor.

Die Verbindung zwischen der Antriebswelle 1 und einem Ende des Rotors 2 wird mit Hilfe gängiger Verbindungstechniken ausgeführt wie z. B. Kleben, Klemmen, Schweißen, Schraubverbindung usw.The connection between the drive shaft 1 and one end of the rotor 2 is carried out using common joining techniques such. As gluing, clamping, welding, screw connection, etc.

Der Rotor 2 ist vorzugsweise ein Gummi-Verbund-Teil, das einen Hohlzylinder 7 aus einem flexiblen Material aufweist, der eine schraubenförmige Außenkontur besitzt, und in dem konzentrisch ein zweiter dünnwandiger Hohlzylinder 8 aus einem vorzugsweise metallischen Werkstoff angeordnet ist. Die beiden Hohlzylinder sind mindestens an einem Ende über eine Gummi-Metallverbindung 9 miteinander verbunden, die hinreichend flexibel ist, um eine pendelnde Bewegung zwischen dem inneren und dem äußeren Hohlzylinder zu gestatten. Der innere Durchmesser des flexiblen Hohlzylinders 7 ist größer als der Außendurchmesser des innenliegenden metallischen Hohlzylinders 8, und der innere Durchmesser des Rotors 2 und der äußere Durchmesser des Hohlzylinders 7 unterscheiden sich um mindestens den Betrag der Exzentrizität e. Der innere Durchmesser des innenliegenden metallenen Hohlzylinders 8 ist etwa so groß wie der Außendurchmesser der Antriebswelle 1 und ist so ausgestaltet, dass eine Verbindung zwischen der Antriebswelle 1 und dem Hohlzylinder 8 mittels Schrumpfen, Pressen, Kleben, Löten, Schweißen, Vergießen oder ähnlicher Verbindungstechniken besteht.The rotor 2 is preferably a rubber composite part, which is a hollow cylinder 7 of a flexible material having a helical outer contour, and concentrically in the second thin-walled hollow cylinder 8th is arranged from a preferably metallic material. The two hollow cylinders are at least at one end via a rubber-metal compound 9 connected together, which is sufficiently flexible to allow a swinging movement between the inner and the outer hollow cylinder. The inner diameter of the flexible hollow cylinder 7 is greater than the outer diameter of the inner metallic hollow cylinder 8th , and the inner diameter of the rotor 2 and the outer diameter of the hollow cylinder 7 differ by at least the amount of eccentricity e. The inner diameter of the inner metal hollow cylinder 8th is about the size of the outer diameter of the drive shaft 1 and is configured so that a connection between the drive shaft 1 and the hollow cylinder 8th by shrinking, pressing, gluing, soldering, welding, potting or similar joining techniques.

Je nach gewählter Verbindungstechnik für die Verbindung zwischen Antriebswelle 1 und Innenzylinder 8 des Rotors kann der innenliegende Zylinder 8 auch aus nichtmetallischen Werkstoffen insbesondere aus Kunststoff bestehen.Depending on the selected connection technology for the connection between drive shaft 1 and inner cylinder 8th the rotor can be the inner cylinder 8th also made of non-metallic materials, in particular made of plastic.

Der Rotor 2 ist somit ein Gummi-Verbund-Teil, das aus einem Hohlzylinder 7 aus einem flexiblen Material besteht, der eine schraubenförmige Außenkontur besitzt, und in dem konzentrisch ein zweiter dünnwandiger Hohlzylinder 8 aus einem vorzugsweise metallischen Werkstoff angeordnet ist. Die beiden Hohlzylinder 7, 8 sind mindestens an einem Ende über eine Gummi-Metallverbindung 9 miteinander verbunden, die hinreichend flexibel ist, um eine pendelnde Bewegung zwischen dem inneren und dem äußeren Hohlzylinder zu gestatten. Der innere Durchmesser des zylindrischen Bauteils 8 ist mit einem Innengewinde versehen und der äußere Durchmesser der Antriebswelle ist mit einem passenden Außen-Gegengewinde versehen, so dass die Rotorbaugruppe mittels Schraubverbindung mit der Antriebswelle verbunden wird.The rotor 2 is thus a rubber composite part, which consists of a hollow cylinder 7 consists of a flexible material which has a helical outer contour, and concentrically in the second thin-walled hollow cylinder 8th is arranged from a preferably metallic material. The two hollow cylinders 7 . 8th are at least at one end via a rubber-metal connection 9 connected together, which is sufficiently flexible to allow a swinging movement between the inner and the outer hollow cylinder. The inner diameter of the cylindrical component 8th is provided with an internal thread and the outer diameter of the drive shaft is provided with a mating outer mating thread, so that the rotor assembly is connected by means of screw connection to the drive shaft.

Der Stator 3 hat an seinen Enden Flansche 10 oder andere geeignete Endstücke, über die der Stator einerseits an das Gehäuse der Antriebseinheit und andererseits an die Zerkleinerungsvorrichtung 4 montiert wird. Der Stator 3 ist vorzugsweise in Bezug auf mechanische und sonstige Umwelteinflüsse so ausgelegt, dass sein Mantel als Pumpengehäuse dient und so auf ein zusätzliches Pumpengehäuse verzichtet werden kann.The stator 3 has flanges at its ends 10 or other suitable end pieces, via which the stator on the one hand to the housing of the drive unit and on the other hand to the crushing device 4 is mounted. The stator 3 is preferably designed with respect to mechanical and other environmental influences so that its jacket serves as a pump housing and can be dispensed with an additional pump housing.

Claims (8)

Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor (2) mit schneckenförmiger oder schraubenförmiger Außenkontur, der über eine Welle (1) von einem Motor (6) angetrieben ist und eine taumelnde Rotationsbewegung im Pumpenstator (3) in einem Hohlraum ausübt, dessen innere Oberfläche eine schneckenförmige oder schraubenförmige Innenkontur aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Oberfläche des Statorhohlraumes von einem starren Material insbesondere von Stahl gebildet ist, – dass zumindest die äußere Oberfläche des Rotors (2) von einem elastischen Material insbesondere von Gummi oder einem elastischen Kunststoff gebildet ist, – dass der Stator (3) mit seinem Hohlraum rohrförmig ausgebildet ist, – dass der Rotor (2) ein koaxiales Innenrohr (8) insbesondere aus Metall aufweist, das auf der vom Motor (6) angetriebenen Pumpenwelle (1) befestigt ist und – dass der Rotor (2) an einem Rohrende mit dem die Rohraußenkontur bildenden Rotorhohlzylinder (7) über eine flexible oder elastische Verbindungsstelle (9) verbunden ist.Eccentric screw pump with a rotor ( 2 ) with a helical or helical outer contour, which passes over a shaft ( 1 ) from a motor ( 6 ) is driven and a tumbling rotational movement in the pump stator ( 3 ) in a cavity whose inner surface has a helical or helical inner contour, characterized in that the surface of the stator cavity is formed by a rigid material, in particular of steel, that at least the outer surface of the rotor ( 2 ) is formed by an elastic material, in particular rubber or an elastic plastic, - that the stator ( 3 ) is tubular with its cavity, - that the rotor ( 2 ) a coaxial inner tube ( 8th ), in particular of metal, mounted on the engine 6 ) driven pump shaft ( 1 ) and that - the rotor ( 2 ) at a pipe end with the tubular outer contour forming hollow rotor cylinder ( 7 ) via a flexible or elastic connection point ( 9 ) connected is. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (9) zwischen dem Innenrohr (8) und dem Rotorhohlzylinder (7) sich auf der dem Pumpeneinlass zugewandten oder gegenüberliegenden Ende oder auf beiden Enden des Rotors (2) befindet.Eccentric screw pump according to claim 1, characterized in that the Connection point ( 9 ) between the inner tube ( 8th ) and the hollow rotor cylinder ( 7 ) on the pump inlet facing or opposite end or on both ends of the rotor ( 2 ) is located. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenrohr (8) und dem Rotorhohlzylinder (7) ein Abstand in Form eines Ringraumes besteht, der die taumelnde Bewegung des Rotorhohlzylinders zulässt.Eccentric screw pump according to claim 1 or 2, characterized in that between the inner tube ( 8th ) and the hollow rotor cylinder ( 7 ) There is a distance in the form of an annular space, which allows the tumbling motion of the rotor hollow cylinder. Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (8) mit einem seiner zwei Enden an der Pumpenwelle (1) drehfest befestigt oder auf der Pumpenwelle aufgeschrumpft ist.Eccentric screw pump according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube ( 8th ) with one of its two ends on the pump shaft ( 1 ) is rotationally fixed or shrunk on the pump shaft. Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (8) mit einem Innengewinde auf einem Außengewinde der Pumpenwelle (1) aufgeschraubt ist.Eccentric screw pump according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube ( 8th ) with an internal thread on an external thread of the pump shaft ( 1 ) is screwed on. Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (8) auf die Pumpenwelle (1) aufgepresst oder aufgeschrumpft ist.Eccentric screw pump according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube ( 8th ) on the pump shaft ( 1 ) is pressed or shrunk. Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorhohlzylinder (7) vollständig aus einem elastischen Material insbesondere aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff besteht.Eccentric screw pump according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow rotor cylinder ( 7 ) consists entirely of an elastic material, in particular rubber or an elastic plastic. Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das dem Motor (6) abgewandten Ende der Pumpenwelle (1) eine Vorrichtung (4) zum Zerkleinern stückiger Beimengungen im Fördermedium angeschlossen ist.Eccentric screw pump according to one of the preceding claims, characterized in that to the engine ( 6 ) facing away from the end of the pump shaft ( 1 ) a device ( 4 ) is connected for comminuting lumpy admixtures in the fluid.
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