DE102009047717A1

DE102009047717A1 - Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE102009047717A1
Application number: DE102009047717A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kümmerle
Original assignee: Putzmeister Moertelmaschinen GmbH
Current assignee: Putzmeister Moertelmaschinen GmbH
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-16
Also published as: WO2011069754A2; WO2011069754A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe für die Förderung von Dickstoffen, insbesondere von Flüssigmörtel. Die Exzenterschneckenpumpe umfasst einen aus einem Elastomer bestehenden, einen nach Art eines zwei- oder mehrgängigen Steilgewindes (20) geformten Pumpenhohlraum (14) aufweisenden Stator (12) und einen mit radialer Exzentrizität (e) den Pumpenhohlraum (14) durchgreifenden, motorisch angetriebenen, nach Art eines Steilgewindes (22) geformten Rotor (16). Der Pumpenhohlraum (14) des Stators (12) weist dabei einen Gewindegang mehr als der Rotor (16) auf. Um eine gute Durchmischung mit hohem Luftporenanteil zu erhalten, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass der Pumpenhohlraum (14) am druckseitigen Ende des Stators (12) in eine Mischkammer (28) mündet, in welche ein drehfest mit dem Rotor (16) verbundenes Mischelement (30) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe für die Förderung von Fluiden, insbesondere von Flüssigmörtel, mit einem aus einem Elastomer bestehenden, einen nach Art eines zwei- oder mehrgängigen Steilgewindes geformten Pumpenhohlraum aufweisenden Stator und mit einem mit radialer Exzentrizität den Pumpenhohlraum durchgreifenden, motorisch angetriebenen, nach Art eines Steilgewindes geformten Rotor, wobei der Pumpenhohlraum des Stators einen Gewindegang mehr als der Rotor aufweist.
Exzenterschneckenpumpen dieser Art eignen sich wegen ihres einfachen Aufbaus für den Einsatz in Mischpumpen zum Mischen und Fördern von Mörteln. Der Exzenterschneckenpumpe ist dort saugseitig ein Mischer vorgeschaltet, in welchem Mörtel und Wasser miteinander gemischt werden, bevor sie als Flüssigmörtel über die Exzenterschneckenpumpe einer Druckförderung ausgesetzt werden. An sich wird bei Mischpumpen dieser Art in der begrenzten Mischzeit und der limitierten Mischdrehzahl keine gute Mischqualität erreicht. Baustellenmörtel läuft nur wenige Sekunden durch den Mischer, wodurch die Wirkung von Zusatzmitteln nicht voll entfaltet wird und der Luftporengehalt gering bleibt. Vor allem bei Putzmörteln ist jedoch ein hoher Luftporenanteil erwünscht, der eine größere Ergiebigkeit und bessere Verarbeitbarkeit gewährleistet und eine verbesserte Elastizität und Isolation im ausgehärteten Zustand verspricht.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Exzenterschneckenpumpe der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass eine bessere Mischqualität mit erhöhtem Luftporenanteil im Fördermittel erzielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, dass mit Hilfe eines Nachmischers, der unmittelbar an die Exzenterschneckenpumpe angekoppelt ist, eine verbesserte Mischqualität und ein erhöhter Luftporenanteil erzielt werden kann. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass der Pumpenhohlraum am druckseitigen Ende des Stators in eine Mischkammer mündet, in welche ein drehfest mit dem Rotor verbundenes Mischelement eingreift. Die Mischkammer ist dabei zweckmäßig in das druckseitige Ende des Stators eingeformt, während das Mischelement vorteilhafterweise form- und kraftschlüssig auf den Rotor aufgesteckt ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Mischelement auf einen druckseitig über den Rotor überstehenden Drehmitnahmezapfen aufgesteckt ist. Dadurch wird erreicht, dass das Mischelement in der Mischkammer mit der Exzentrizität des Rotors umläuft.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Mischelement unter Bildung eines Turbineneinsatzes mit Turbinenschaufeln bestückt ist. Die Turbinenschaufeln des Turbineneinsatzes sind zweckmäßig bei gegebener Drehrichtung des Rotors entgegen der Strömungsrichtung des Fluids gerichtet. Dadurch wird das gepumpte Fluid wirksam aufgemischt und der Luftporenanteil erhöht. Der erhöhte Luftporenanteil steht für eine bessere Ergiebigkeit und Verarbeitbarkeit von Mörtel.
Alternativ hierzu kann das Mischelement unter Bildung eines Sternrad- oder Zahnradeinsatzes mit Stern- oder Zahnrippen bestückt sein. Weiter können die Stern- oder Zahnrippen des Mischelements eine in Drehrichtung des Rotors vorauseilende Dachschräge aufweisen, die zu einer Verbesserung des Mischergebnisses führt.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der erfindungsgemäße Nachmischer unmittelbar in der Exzenterschneckenpumpe integriert ist. Es bedarf daher keines Umbaus an einer Mischpumpe oder gar des Einbaus des Mischers in die nachfolgende Schlauchleitung, wie dies an sich bekannt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe mit integriertem Nachmischer;
2a einen Längsschnitt durch das Pumpengehäuse mit Stator der Exzenterschneckenpumpe gemäß 1;
2b eine Explosionsdarstellung des Rotors der Exzenterschneckenpumpe nach 1;
3a einen gegenüber 2b abgewandelten Rotor mit einem als Turbineneinsatz ausgebildeten Mischeinsatz;
3b den als Turbineneinsatz ausgebildeten Mischeinsatz nach 3a in vergrößerter Darstellung;
4a bis c drei weitere Ausführungsbeispiele eines als Sterneinsatz ausgebildeten Mischelements in schaubildlicher Darstellung;
5a einen Längsschnitt durch das Pumpengehäuse mit Stator eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Exzenterschneckenpumpe;
5b eine Draufsicht auf das Pumpengehäuse mit Stator gemäß 5a;
6 eine Seitenansicht eines Rotors für den Einsatz in das Pumpengehäuse gemäß 5a;
6a bis d Querschnitte durch den Rotor gemäß 6;
6e einen Teilschnitt des Rotors nach 6;
7a bis e eine Draufsicht, eine Untenansicht, ein Schnittbild und zwei schaubildliche Darstellungen eines als Turbineneinsatz ausgebildeten abgewandelten Mischeinsatzes für den Rotor nach 6.
Die in der Zeichnung dargestellte Exzenterschneckenpumpe ist vor allem für den Einsatz in Mischpumpen für Baustellenmörtel bestimmt. Die in 1 gezeigte Exzenterschneckenpumpe umfasst eine in einem rohrförmigen Pumpengehäuse 10 aus Stahl dreh- und verschiebefest angeordneten Stator 12 aus einem elastomeren Material, wie Gummi, dessen Innenfläche einen nach Art eines zwei- oder mehrgängigen Steilgewindes 20 geformten Pumpenhohlraum 14 aufweist. Weiter ist ein Rotor 16 vorgesehen, der über die saugseitige Anschlusskupplung 18 motorisch antreibbar ist und mit seiner nach Art eines Steilgewindes 22 geformten Partie mit radialer Exzentrizität e den Pumpenhohlraum 14 durchgreift. Der Pumpenhohlraum 14 weist dabei einen Gewindegang mehr als der Rotor 16 auf. Beim Pumpbetrieb wälzt sich der Rotor 16 mit seiner gewendelten Partie auf der gewendelten Innenseite des Stators 12 ab. Dabei vollführt der Rotor 16 mit seiner Achse 24 eine exzentrische Drehung um die Längsachse 26 des Stators 14. Die Geometrie des Rotors 16 und des Pumpenhohlraums 14 sind so aufeinander abgestimmt, dass abgeteilte Räume entstehen, die sich während der exzentrischen Drehbewegung des Rotors 16 in axialer Richtung bewegen und darin enthaltenes Medium mitnehmen (s. 1). Die Scherkräfte auf das Fördermedium sind dabei so klein, dass auch sensibles Fördergut gepumpt und nicht zerstört wird. Hieraus ergibt sich, dass beim Pumpvorgang keine Mischwirkung erzielt wird.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass der Pumpenhohlraum 14 des Stators 12 am druckseitigen Ende in eine Mischkammer 28 mündet, die konzentrisch zur Statorachse 26 angeordnet ist, und dass der Rotor 16 an seinem druckseitigen Ende ein in die Mischkammer 28 eingreifendes Mischelement 30 trägt, das zusammen mit dem Rotor 16 um die Rotorachse 24 drehbar ist. Die Mischkammer 28 ist in das druckseitige Ende des Stators nach Art einer Sacklochbohrung eingeformt, während das Mischelement 30 form- und kraftschlüssig auf den Rotor 16 aufgesteckt ist. Der Rotor 16 weist zu diesem Zweck einen axial überstehenden Drehmitnahmezapfen 32 auf, auf welchen das Mischelement 30 mit einer zur Umrissgestalt des Drehmitnahmezapfens komplementären Öffnung 34 aufsteckbar ist. Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weisen der rotorseitige Drehmitnahmezapfen 32 und die mischelementseitige Öffnung 34 einen im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Umriss auf.
Bei den Ausführungsbeispielen nach 1, 2b und 4a bis c sind die Mischelemente 30 als Sternrad- oder Zahnradeinsätze ausgebildet, die mit Stern- oder Zahnrippen 36 mit unterschiedlicher Anzahl und Bauform bestückt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 4c weisen die Zahnrippen 36 zusätzlich eine in Drehrichtung 37 des Rotors 16 vorauseilende Dachschräge 38 auf.
Im Ausführungsbeispiel nach 3a und b ist das Mischelement 30 als Turbineneinsatz ausgebildet, der mit Turbinenschaufeln 40 bestückt ist. Die Turbinenschaufeln 40 wirken der Strömungsrichtung des Fördermediums entgegen und sorgen für eine gute Durchmischung mit hohem Luftporenanteil.
Bei den 5a bis 7e, welche die Bauteile einer abgewandelten Exzenterschneckenpumpe zeigen, besteht eine Besonderheit darin, dass der Rotor 16 einen Drehmitnahmezapfen 32 trägt, der zugleich einen Bajonettverschluss 42 für das als Turbineneinsatz ausgebildete, mit einer Schlüsselöffnung 44 versehene Mischelement 30 bildet. Das Mischelement 30 wird in diesem Fall mit der Schlüsselöffnung 44 auf Drehmitnahmezapfen 32 aufgesetzt und anschließend um 90° entgegen der Drehrichtung am Rotor 16 fixiert.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe für die Förderung von Dickstoffen, insbesondere von Flüssigmörtel. Die Exzenterschneckenpumpe umfasst einen aus einem Elastomer bestehenden, einen nach Art eines zwei- oder mehrgängigen Steilgewindes 20 geformten Pumpenhohlraum 14 aufweisenden Stator 12, und einen mit radialer Exzentrizität e den Pumpenhohlraum 14 durchgreifenden, motorisch angetriebenen, nach Art eines Steilgewindes 22 geformten Rotor 16. Der Pumpenhohlraum 14 des Stators 12 weist dabei einen Gewindegang mehr als der Rotor 16 auf. Um eine gute Durchmischung mit hohem Luftporenanteil zu erhalten, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass der Pumpenhohlraum 14 am druckseitigen Ende des Stators 12 in eine Mischkammer 28 mündet, in welche ein drehfest mit dem Rotor 16 verbundenes Mischelement 30 eingreift.
Bezugszeichenliste

10: Pumpengehäuse
12: Stator
14: Pumpenhohlraum
16: Rotor
18: Anschlusskupplung
20: Steilgewinde Stator
22: Steilgewinde Rotor
24: Rotorachse
26: Statorachse
28: Mischkammer
30: Mischelement
32: Drehmitnahmezapfen
34: Öffnung
36: Zahnrippen
37: Drehrichtung
38: Dachschräge
40: Turbinenschaufeln
42: Bajonettverschluss
44: Schlüsselöffnung

Claims

Exzenterschneckenpumpe für die Förderung von Fluiden, insbesondere von Flüssigmörtel, mit einem aus einem Elastomer bestehenden, einen nach Art eines zwei- oder mehrgängigen Steilgewindes (20) geformten Pumpenhohlraum (14) aufweisenden Stator (12), und mit einem mit radialer Exzentrizität (e) den Pumpenhohlraum (14) durchgreifenden, motorisch angetriebenen, nach Art eines Steilgewindes (22) geformten Rotor (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenhohlraum (14) am druckseitigen Ende des Stators (12) in eine Mischkammer (28) mündet, in welche ein drehfest mit dem Rotor (16) verbundenes Mischelement (30) eingreift.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (28) in das druckseitige Ende des Stators (12) eingeformt ist.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (30) form- und kraftschlüssig auf den Rotor (16) aufgesteckt ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (30) auf einen druckseitig über den Rotor (16) überstehenden Drehmitnahmezapfen (32) aufgesteckt ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (30) unter Bildung eines Turbineneinsatzes mit Turbinenschaufeln (40) bestückt ist.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenschaufeln (40) des Turbineneinsatzes bei gegebener Drehrichtung (37) des Rotors (16) entgegen der Strömungsrichtung des Fluides gerichtet sind.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (30) unter Bildung eines Sternrad- oder Zahnradeinsatzes mit Stern- oder Zahnrippen (36) bestückt ist.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnrippen (36) eine in Drehrichtung (37) des Rotors (16) vorauseilende Dachschräge (38) aufweisen.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (30) in der Mischkammer (28) mit der Exzentrizität (e) des Rotors (16) umläuft.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (30) an dem Rotor (16) gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (30) mit einem Bajonettverschluss (42) am Rotor (16) fixiert ist.