DE102013100451B4 - Rotor für Schnecken- und / oder Exzenterschneckenpumpen und Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

Abstract

Rotor (1) für Schnecken- und/oder Exzenterschneckenpumpen, der einen Rotorkopf (2) zur Befestigung an einem Antrieb und eine Rotorschnecke (3) umfasst, wobei der Rotor (1) eine Gesamt-Rotorlänge (LG) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) aus mindestens zwei Rotorbereichen (I, II) besteht, wobei der erste Rotorbereich (I) den Rotorkopf (2) und einen ersten Teilbereich (5) der Rotorschnecke (3) umfasst und aus einem Vollmaterial gefertigt ist und wobei der mindestens eine zweite Rotorbereich (II) als Hohlkörper ausgebildet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für Schnecken- und/oder Exzenterschneckenpumpen sowie eine Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 12.
• Stand der Technik
• Exzenterschneckenpumpen sind Pumpen zur Förderung einer Vielzahl von Medien, insbesondere von dickflüssigen, hochviskosen und abrasiven Medien wie zum Beispiel Schlämmen, Gülle, Erdöl und Fetten. Hierbei wälzt sich der angetriebene, gewendelte Rotor im Stator ab. Dieser ist ein Gehäuse mit einer schneckenförmig gewendelten Innenseite. Der Rotor vollführt dabei mit seiner Figurenachse eine exzentrische Drehbewegung um die Statorachse. Die äußere Schnecke, d. h. der Stator, hat die Form eines zweigängigen Gewindes, während die Rotorschnecke nur eingängig ist. Der Rotor besteht üblicherweise aus einem hoch abriebfesten Material wie zum Beispiel Stahl. Der Stator hingegen besteht aus einem elastischen Material, zum Beispiel Gummi. Durch die spezielle Formgebung von Rotor und Stator entstehen zwischen Rotor und Stator abgedichtete Hohlräume, die sich bei Drehung des Rotors axial fortbewegen und das Medium fördern. Die Form der Hohlräume ist dabei konstant, so dass das Fördermedium nicht gequetscht wird. Bei passender Auslegung können mit Exzenterschneckenpumpen nicht nur Fluide, sondern auch Festkörper gefördert werden.
• DE 2 211 786 A beschreibt eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Förderpumpe mit einem in einem Pumpgehäuse angeordneten Rotor, wobei eine relative Drehung des Rotors gegenüber dem Pumpgehäuse eine Förderung eines in dem Gehäuse befindlichen Mediums bewirkt. In der Innenwandung des Pumpengehäuses ist eine schraubenlinienartig verlaufende Schneckenwendel eingearbeitet. Der Rotor ist als Zylinder o. ä. ausgebildet und weist im Bereich der schneckenartigen Ausbildung des Gehäuses eine Mehrzahl von Dichtelementen auf. Ein zwischen den Dichtelementen befindliches Transportgut wird durch Drehung des Rotors in axialer Richtung gefördert.
• DE 10 2010 021 592 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung des Rotors einer Exzenterschneckenpumpe. Der Rotor ist in bekannter Weise einstückig ausgebildet und umfasst eine Schneckenwendel und einen Antriebskopf. Durch das Verfahren entsteht eine glatte Oberfläche der Schneckenwendel ohne Bearbeitungsrillen o. ä. so dass die Gefahr einer Beschädigung des aus einem elastischen Material bestehenden Statorgehäuses reduziert ist.
• DE 199 25 106 A1 beschreibt einen Rotor für eine Schneckenpumpe oder Exzenterschneckenpumpe mit einem keramischen Mantel um einen Stahlkern, wobei der Mantel aus mindestens zwei Rotormantel-Einzelteilen gefertigt ist, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden können.
• DE 27 07 901 A1 beschreibt eine Exzenterschnecke für eine Exzenterschneckenpumpe aus Kunststoff, bei der der Schneckenkörper aus einem aushärtenden mit Füllstoffen durchsetzten Gießkunstharz besteht. Der Schneckenkörper kann teilweise hohl ausgeführt sein, um Werkstoff zu sparen und Gewicht zu reduzieren.
• DE 199 25 106 A1 offenbart einen Rotor für Schnecken- und Exzenterschneckenpumpen mit einem keramischen Totormantel, der aus mindestens zwei Rotormantel-Einzelteilen besteht und kostengünstig herstellbar ist.
• EP 2 532 833 A1 beschreibt ein Förderelement für eine Exzenterschneckenpumpe mit einem ersten Schraubengewinde zum Bereitstellen eines ersten Fördervolumens und einem zweiten Schraubengewinde zum Bereitstellen eines zweiten Fördervolumens.
• Aufgabe der Erfindung ist, einen Rotor für eine Schneckenpumpe oder Exzenterschneckenpumpe bereitzustellen, der leicht ist, aber trotzdem hohen Belastungen standhält.
• Die obige Aufgabe wird durch einen Rotor und eine Schneckenpumpe oder Exzenterschneckenpumpe gelöst mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
• Beschreibung
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für Schnecken- und/oder Exzenterschneckenpumpen, der einen Rotorkopf zur Befestigung des Rotors an einem Antrieb und einen Rotorkörper umfasst. Der Rotor weist eine Rotor-Gesamtlänge auf. Erfindungsgemäß besteht der Rotor aus mindestens zwei Rotorbereichen, insbesondere einem ersten Rotorbereich, der den Rotorkopf und einen ersten Teilbereich der Rotorschnecke umfasst und aus mindestens einem zweiten Rotorbereicht. Der den Rotorkopf umfassende erste Rotorbereich ist aus einem Vollmaterial gefertigt und der mindestens eine daran anschließende zweite Rotorbereich ist als Hohlkörper ausgebildet.
• Vorzugsweise ist der Rotor zu einem Großteil hohl ausgeführt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste Rotorbereich ca. 5–40% der Rotorlänge und der restliche Rotorbereich, bestehend aus mindestens einem zweiten Rotorbereich, umfasst ca. 60%–95% der Rotorlänge. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind ca. 30% bis 1/3 der Rotorlänge aus Vollmaterial gefertigt und die restlichen 2/3 bis 70% der Rotorlänge sind als Hohlkörper ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind ca. 10% der Rotorlänge aus Vollmaterial gefertigt und die restlichen 90% sind als Hohlkörper ausgebildet. Vorzugsweise ist das Vollmaterial im Bereich der Aufnahme für den Antrieb, d. h. im Bereich des Rotorkopfes, anzufinden, da der Rotor in diesem Bereich den größten Belastungen durch die rotatorischen Antriebskräfte des Motors ausgesetzt ist.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Rotoren umfassend den Rotorkopf und die Rotorschnecke einstückig gefertigt, beispielsweise im Stück gedreht, gegossen etc. und anschließend bereichsweise mit einem Hohl-Innenraum versehen. Beispielsweise wird ein einstückiger Rotor aus einem Vollmaterial gefertigt und anschließend im zweiten Rotorbereich ausgehöhlt, indem über den zweiten Bereich der Rotorlänge eine zentrale Bohrung entlang der Rotorlängsachse eingebracht wird. Die Bohrung erfolgt über das dem Rotorkopf gegenüberliegende freie Ende des Rotors. Die Bohrungsöffnung kann anschließend mit einer Endplatte o. ä. verschlossen werden, um zu verhindern, dass das Transportgut in den hohlen Innenraum gelangt und sich dort ablagert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Bohrung in einem zweiten Bereich, der an den ersten, den Rotorkopf umfassenden Bereich grenzt, einen ersten Durchmesser aufweist und in einem dritten endständigen, dem Rotorkopf gegenüberliegendem Bereich einen zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser geringer ist als der zweite Durchmesser. Dies ist zum einen fertigungsbedingt, da vom freien, dem Rotorkopf gegenüberliegenden Ende her gebohrt wird. Zudem ist der dritte endständige Bereich somit leichter ausgeführt als der mittlere zweite Bereich und der in Vollmaterial ausgeführte endständige erste Bereich.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden der erste Rotorbereich umfassend den Rotorkopf und den ersten Teilbereich der Rotorschnecke und der mindestens eine zweite Rotorbereich jeweils einzeln gefertigt und anschließend miteinander verbunden. Die Bereiche können jeweils als gedrehte Bauteile, Bauteile aus Guss, Bauteile aus Feinguss oder durch Umformen gefertigt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Rotorbereich mittels eines anderen Herstellungsverfahrens gefertigt als der mindestens eine zweite Rotorbereich. Beispielsweise ist der erste Bereich ein Vollmaterial-Drehteil und der zweite Rotorbereich ist ein gegossenes Bauteil mit einem bereits während der Herstellung ausgebildetem hohlen Innenbereich.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht der Rotor aus drei Bereichen, wobei der erste, den Rotorkopf umfassende Bereich und der mittlere Bereich als ein gemeinsames Teil gefertigt sind und der dritte endständige Bereich einzeln gefertigt und an dem freien Ende des mittleren Bereichs befestigt wird. Das den ersten und mittleren Bereich umfassende Rotorteil wird beispielsweise im Stück gegossen. Anschließend wird der mittlere Bereich vom freien Ende her ausgebohrt, so dass in diesem Bereich ein Hohlkörper gebildet wird. Als endständiger, dritter Bereich wird beispielsweise ein Rotorteil gegossen oder anderweitig hergestellt, dessen Inneres bereits aufgrund der Fertigung hohl ausgeformt ist. Zur Verbindung der beiden Rotorteile können unterschiedliche, dem Fachmann bekannte Fügetechniken verwendet werden, beispielsweise können die beiden Rotorteile je nach Material stoffschlüssig miteinander verbunden sein, miteinander verklebt sein, verschraubt etc. Die Verbindung kann sowohl lösbar als auch nicht lösbar sein.
• Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der erste und ein mindestens zweiter Rotorbereich aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Insbesondere sollte der erste Rotorbereich aus einem Werkstoff bestehen, der besonders geeignet ist, die auf den Rotorkopf wirkenden Kräfte ausreichend aufzunehmen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Rotorbereich und ein angrenzender mittlerer Rotorbereich aus einem ersten Werkstoff bestehen, wobei der erste Rotorbereich aus dem Werkstoff als Vollmaterial gefertigt ist und wobei der mittlere Rotorbereich beispielsweise durch eine Bohrung entlang der Rotor-Längsachse oder fertigungsbedingt einen inneren Hohlraum aufweist. Der endständige Rotorbereich ist dagegen aus einem anderen, vorzugsweise leichteren, Werkstoff gefertigt und weist ebenfalls einen inneren Hohlraum auf. Die beiden Rotorteile werden durch geeignete Mittel aneinander befestigt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind unterschiedliche Rotorbereiche für unterschiedliche Temperaturstufen ausgelegt. Insbesondere weist der Rotor mindestens einen Durchmesser orthogonal zur Rotorlängsachse auf. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Rotor mindestens einen ersten Rotorbereich mit einem ersten Durchmesser und einem zweiten Rotorbereich mit einem zweiten Durchmesser, wobei der erste und der zweite Durchmesser ungleich sind. Die unterschiedlichen Durchmesser des Rotors dienen der Temperaturkompensation im Statorelastomer.
• Insbesondere wird der Durchmesser des Rotors von der Saugseite zur Druckseite hin kontinuierlich oder stufenweise reduziert. Durch den steigenden Druck innerhalb der Pumpe erhöht sich die Reibung des Förderguts an Rotor und Stator und somit auch die Temperatur in der Pumpe. Da der Rotor und der Stator aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bestehen, beispielsweise besteht der Stator aus Gummi und der Rotor aus Stahl o. ä., dehnen sich diese bei Temperaturerhöhung unterschiedlich stark aus. Aufgrund seines vergleichsweise hohen Ausdehnungskoeffizienten wächst der Gummi des Stators deutlich nach innen und engt somit den Rotor ein. Wird zusätzlich festes bzw. abrasives Medium gefördert, führt dies zu einem deutlichen Verschließ des Stators. Eine Temperaturerhöhung mit entsprechenden Folgen bzgl. der Ausdehnung des Stators erhält man bei der Förderung von gashaltigen Medien, bei denen Gas komprimiert wird, da die Kompression des Gases eine Temperaturerhöhung bewirkt. Um einen sicheren Lauf der Schnecken- und/oder Exzenterschneckenpumpe zu gewährlisten und ein Trockenlaufen und/oder Verkeilen des Rotors im Stator zu vermeiden, wird der Rotordurchmesser kontinuierlich oder stufenweise verringert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Durchmesser von Rotor und Stator in einem ersten Rotorbereich im Bereich der Saugseite für eine mittlere Temperatur des Förderguts von ca. 40°C+/–10°C ausgelegt. Die Verringerung des Rotordurchmessers erfolgt vorzugsweise stufenweise und kann in einem Bereich der Druckseite, insbesondere im Bereich des Austrittsflansches, beispielsweise für eine Temperatur des Fördergutes von ca. 100°C+/–10°C, ausgelegt sein.
• Gemäß einer alternativen Ausführungsform kühlt das Fördergut während der Förderung durch die Schnecken- und/oder Exzenterschneckenpumpe ab, so dass die Temperatur des Förderguts auf der Saugseite höher ist als auf der Druckseite. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, den Rotordurchmesser von der Saugseite zur Druckseite kontinuierlich oder stufenweise zu erhöhen, um eine optimierte Wirkweise zu erreichen.
• Wie bereits beschrieben, kann der mindestens eine zweite Rotorbereich des Rotors aus einem an den ersten Rotorbereich angrenzenden mittleren Rotorbereich mit einer ersten Außenmantelfläche und einen endständigen dritten Rotorbereich mit einer zweiten Außenmantelfläche bestehen. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Gestaltung der Schneckenwindungen auf der Außenmantelfläche jeweils unterschiedlich ausgebildet ist. Insbesondere kann die Außenmantelfläche des mittleren Rotorbereichs eine schneckenförmige oder helikale Wendel einer ersten Steigung und einen ersten mittleren Abstand der Wendeln zueinander aufweisen. Dagegen kann der endständige dritte Rotorbereich eine schneckenförmige oder helikale Wendel einer zweiten Steigung und einen zweiten mittleren Abstand der Wendeln zueinander aufweisen. Dadurch erhält man in den beiden Bereichen unterschiedliche große Förderkammern. Eine solche Ausführungsform kann insbesondere bei der Förderung von Multiphasengemischen vorteilhaft eingesetzt werden. Mit einer Vergrößerung der Förderkammern im Bereich des freien Endes des Rotors kann auch einer möglichen Temperaturentwicklung (wie bereits oben beschrieben) in diesen Statorbereichen entgegengewirkt und somit eine Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Steigung und/oder der Abstand der Wendeln zueinander in einem Bereich zwischen 1% bis 5%, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2% und 4%, verändert.
• Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe zur Förderung von Transportgut mit einem Rotor, der eine schneckenförmig oder helikal gewendelte Außenmantelfläche aufweist. Der Rotor ist in einem Gehäuse mit einer schneckenförmig oder helikal gewendelten Innenmantelfläche angeordnet. Erfindungsgemäß weist der Rotor die bereits oben beschriebenen Merkmale auf, insbesondere besteht der Rotor aus mindestens zwei Rotorbereichen, wobei der den Rotorkopf umfassende erste Rotorbereich aus Vollmaterial gefertigt ist und wobei der mindestens eine zweite Rotorbereich als Hohlkörper ausgebildet ist.
• Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor mindestens zwei Rotorbereiche mit unterschiedlich ausgebildeter Außenmantelfläche umfasst und dass der Stator mindestens zwei korrespondierende Bereiche mit entsprechend unterschiedlich ausgebildeten Innenmantelflächen umfasst.
• Der Rotor kann somit wesentlich leichter als Rotoren aus Vollmaterial ausgeführt werden. Hieraus ergeben sich vor allem bei Pumpen mit großen Baulängen, insbesondere mit einer Rotorlänge von mehreren Metern, große Erleichterungen bei der Montage und beim laufenden Betrieb. Beispiele für Pumpen mit großen Baulängen sind Pumpen, die in Häfen Verwendung finden, wobei die Förderkammern zwischen Rotor und Stator so groß sind, dass lebende Fische aus einem Fischkutter in die Fabrik gepumpt werden können, ohne dass sie dabei zu Schaden kommen. Beim Anfahren von Pumpen muss die so genannte Losbrechkraft überwunden werden. Unter Losbrechkraft versteht man die Kraft, die zur Überwindung einer Haftreibung vonnöten ist und den Übergang in die Gleitreibung einleitet, d. h. die minimale Kraft, die benötigt wird, um den Rotor der Pumpe vom statischen in den dynamischen Zustand zu überführen. Die Losbrechkräfte einem bereichsweise hohl ausgeführten Rotor sind wesentlich geringer als bei einem Rotor aus Vollmaterial. Auch die Antriebsenergie, die für den Betrieb der Pumpe benötigt wird, ist deutlich geringer. Aber auch bei kleineren Pumpen kann der bereichsweise hohl ausgeführte Rotor vorteilhaft zum Einsatz kommen. Beispielsweise darf bei Pumpen, die zur Förderung von Fruchtjoghurt zum Einsatz kommen, das Rotorgewicht nicht zu groß sein, da sonst die Früchte gequetscht werden können und nicht mehr als ganze Frucht in den Joghurtbecher o. ä. gelangen.
• Figurenbeschreibung
• Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
• 1 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Rotors.
• 2 zeigen verschiedene Darstellungen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors.
• 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors.
• Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
• 1 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rotors 1. Der Rotor 1 weist eine Rotorlängsachse X aus und umfasst einen Rotorkopf 2, der der Befestigung an einem Antrieb dient, und eine Rotorschnecke 3, die in Verbindung mit dem Stator (nicht dargestellt) die Förderkammern für das Transportgut bildet. Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Rotor 1 einen ersten Bereich I, der aus Vollmaterial ausgebildet ist und einen zweiten Bereich II, der als Hohlkörper ausgebildet ist. Der Rotor weist eine Rotor-Gesamtlänge L_G auf, die sich aus der Summe der Längen L_I und L_II der beiden Bereiche I und II zusammensetzt, bzw. die sich aus der Summe der Längen L₂ und L₃ des Rotorkopfes 2 und der Rotorschnecke 3 zusammensetzt. Der erste Bereich I umfasst den Rotorkopf 2 und ist vorzugsweise deutlich kürzer als der zweite Bereich II ausgebildet, d. h. L_I < L_II.
• Bei dem in 1A dargestellten Rotor 1a ist der Rotorkopf 2 und ein daran anschließender Teilbereich 5 der Rotorschnecke 3 aus Vollmaterial 10 ausgebildet, während der restliche Bereich der Rotorschnecke 3 den zweiten Bereich II bildet, der als Hohlkörper 12 mit einem hohlen Innenbereich 13 ausgebildet ist. Der hohle Innenbereich 13 ist von einem Rotormantel 14 umgeben, der eine Außenmantelfläche 16 aufweist, die als schraubenförmige Kontur ausgebildet ist. Der erste Bereich I wird beispielsweise als Voll-Gusskörper aus Stahl o. ä. gefertigt, während der zweite Bereich II mit hohlem Innenbereich 13 extra gefertigt und am ersten Bereich I befestigt wird. Der hohle Innenbereich 13 ist am freien Ende des zweiten Rotorbereiches II durch eine Endabdeckung 18 verschlossen. Dadurch wird verhindert, dass Transportgut in den hohlen Innenbereich 13 des Rotors 1, 1a gelangt und diesen verschmutzt. Ablagerungen im hohlen Innenbereich 13 könnten zu einer Unwucht des Rotors 1, 1a führen, die das Rotationsverhalten des Rotors 1, 1a negativ beeinflussen würde.
• 1B und 1C zeigen Ausführungsformen eines Rotors 1b, 1c, bei dem der erste Bereich I* mit der Länge L_I* im Wesentlichen nur den Rotorkopf 2 der Länge 12 umfasst, während der zweite Bereich II* mit der Länge L_II* im Wesentlichen nur die Rotorschnecke 3 der Länge L₃ umfasst. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die Länge L_I* des erste Bereichs I* bzw. die Länge L₂ des Rotorkopfes 2 ca. 10% der Gesamtlänge L_G des Rotors 1b, 1c ausmacht.
• In den 1B und 1C ist somit nur der Rotorkopf 2 aus Vollmaterial 10 ausgebildet, während die Rotorschnecke 3 komplett als Hohlkörper 12 ausgebildet ist. Insbesondere wird für die Rotorschnecke 3b in 1B ein schneckenförmiger Rotormantel 14 mit schraubenförmig ausgebildeter Außenmantelfläche 16 beispielsweise aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt und mit dem aus Vollmaterial 10 bestehenden Rotorkopf 2 verbunden.
• Für den Rotor 1c gemäß 1C wird beispielsweise ein Rotor 1 aus Vollmaterial 10 hergestellt. Vom freien Ende 4 der Rotorschnecke 3 wird diese bis zum Rotorkopf 2 hin ausgebohrt und somit ein hohler Innenbereich 13 gebildet, so dass die Rotorschnecke 3c nunmehr ein Hohlkörper 12 ist. Die Bohrung am freien Ende 4 wird mit einer Endabdeckung 18 verschlossen.
• Somit sind bei den Ausführungsformen gemäß den 1B und 1C die Rotorköpfe 2, d. h. ca. 10% der Gesamt-Rotorlänge L_G als Vollmaterial ausgebildet. Die restlichen 90% der Gesamt-Rotorlänge L_G, die insbesondere der Länge L₃ der Rotorschnecke 3 entsprechen, sind dagegen als Hohlkörper ausgebildet. Dadurch ist der erfindungsgemäße Rotor 1b, 1c wesentlich leichter. Dies bewirkt eine erleichterte Montage des Rotors 1b, 1c bzw. der Pumpe. Durch eine Verringerung der Losbrechkraft beim Anfahren der Pumpe reduziert sich die Antriebsenergie, die für den Betrieb der Pumpe benötigt wird, deutlich. Dies senkt die Kosten für den laufenden Betrieb der Pumpe. Weiterhin wird bei der Herstellung der Pumpe weniger Material benötigt, wodurch die Materialkosten für den Herstellungsprozess reduziert sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass leichtere Rotoren 1b, 1c auch schonender für das Transportgut sind und wesentlich niedrigere Radialkräfte des Rotors im Statorgummi abgefedert werden müssen. Dies führt in der Regel zu niedrigeren Temperaturen im Statorgummi und stellt einen wesentlichen Beitrag zur Betriebssicherheit dar.
• 2 zeigen verschiedene Darstellungen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors 1d. Bei diesem Rotor 1d ist der zweite Bereich II_d mit hohlem Innenbereich 13, der im Wesentlichen die Rotorschnecke 3 umfasst, noch einmal in einen mittleren Teilbereich 3-1 und einen endständigen Teilbereich 3-2 unterteilt. Die Rotorschnecke weist eine Rotorlängsachse X und einen mittleren Durchmesser D auf. Der Bereich der Rotorschnecke 3, der den ersten Bereich I und den mittleren Teilbereich 3-1 umfasst, wird beispielsweise als Voll-Gussteil gefertigt und mit einer Bohrung entlang der Rotorlängsachse X versehen, die den hohlen Innenbereich 13-1 des mittleren Teilbereichs 3-1 bildet. Der endständige Teilbereich 3-2 wird dagegen als eigenes Hohlteil gefertigt und am freien Ende 4-1 des Teilbereichs 3-1 stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig mit diesem verbunden.
• Alternativ kann der Rotor 1 aus einem Teil gefertigt werden. Zur Herstellung der Hohlform wird vom freien, dem Rotorkopf 2 gegenüberliegenden Ende eine erste Bohrung mit einem ersten Durchmesser eingebracht, die sich entlang der Rotorschnecke bis weitgehend zum Rotorkopf 2 erstreckt. Anschließend wird die Bohrung vom freien Ende her durch eine zweite Bohrung mit einem größeren Durchmesser erweitert, wobei die sich zweite Bohrung nur über den endständigen Teilbereich 3-2 erstreckt. Das Verhältnis zwischen hohlem Innenraum 13 und Rotormantel 14 ist in beiden beschriebenen Fällen im endständigen Bereich 3-2 größer als im mittleren Bereich 3-1. Der endständige Teilbereich 3-2 umfasst verhältnismäßig einen größeren inneren Hohlraum 13-2 als der mittlere Teilbereich 3-1, d. h. der endständige Bereich 3-2 ist leichter ausgeführt als der mittlere Teilbereich 3-1. Das freie Ende des endständigen Teilbereichs 3-2 kann wiederum mit einer Endabdeckung 18 verschlossen werden.
• 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors 1e, der weitgehend vergleichbar mit dem Rotor 1d des in 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels ist. Bei dem Rotor 1e ist der zweite Bereich II_e mit hohlem Innenbereich 13, der im Wesentlichen die Rotorschnecke 3 umfasst, ebenfalls noch einmal in einen mittleren Teilbereich 3-1 und einen endständigen Teilbereich 3-2 unterteilt. Der Bereich der Rotorschnecke 3, der den ersten Bereich I und den mittleren Teilbereich 3-1 umfasst, wird beispielsweise als Voll-Gussteil gefertigt und mit einer Bohrung entlang der Rotorlängsachse X versehen, die den hohlen Innenbereich des mittleren Teilbereichs 3-1 bildet (vgl. auch 2A). Der endständige Teilbereich 3-2 wird dagegen als eigenes Hohlteil gefertigt und am freien Ende 4-1 des Teilbereichs 3-1 stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig mit diesem verbunden.
• Im Teilbereich 3-1 weist der Rotor einen ersten Durchmesser D₁ auf und im Teilbereich 3-2 weist der Rotor einen zweiten Durchmesser D₂ auf. Vorzugsweise ist der zweite Durchmesser D₂ kleiner als der erste Durchmesser D₁. Dadurch kann eine unterschiedliche Ausdehnung von Rotor und Stator in diesem Bereich aufgrund einer Temperaturerhöhung durch Reibung o. ä. wirksam kompensiert werden.
• In der dargestellten Ausführungsform ist auch sichtbar, dass die Gestaltung der Schneckenwindungen 17 auf der Außenmantelfläche 18 in den Teilbereichen 3-1, 3-2 jeweils unterschiedlich ausgebildet ist. Insbesondere weist die Außenmantelfläche 18-1 des mittleren Rotorbereichs 3-1 eine schneckenförmige oder helikale Wendel 17-1 einer ersten Steigung und einen ersten mittleren Abstand A₁ der Wendeln zueinander auf. Dagegen weist der endständige dritte Rotorbereich 3-2 eine schneckenförmige oder helikale Wendel 17-2 einer zweiten Steigung und einen zweiten mittleren Abstand A₂ der Wendeln zueinander auf. Dadurch erhält man in den beiden Bereichen 3-1, 3-2 jeweils unterschiedliche große Förderkammern zwischen dem Rotor 1e und dem (nicht dargestellten) Stator. Der Übergangsbereich zwischen dem mittleren Rotorbereich 3-1 und dem dritten Rotorbereich 3-2 weist einen so genannten Übergangsabstand A_Ü auf und bildet somit wiederum eine unterschiedlich große Förderkammer.
• Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

1

Rotor

2

Rotorkopf

3

Rotorschnecke

3-1; 3-2

Teilbereich

4

freies Ende

5

Teilbereich

10

Vollmaterial

12

Hohlkörper

13

hohler Innenbereich

14

Rotormantel

16

Außenmantelfläche

17

Schneckenwindung/Wendel

18

Endabdeckung

A

Abstand zwischen Rotorwendeln

I

erster Bereich

II

zweiter Bereich

L

Länge

X

Rotorlängsachse

Claims (13)

1. Rotor (1) für Schnecken- und/oder Exzenterschneckenpumpen, der einen Rotorkopf (2) zur Befestigung an einem Antrieb und eine Rotorschnecke (3) umfasst, wobei der Rotor (1) eine Gesamt-Rotorlänge (L_G) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) aus mindestens zwei Rotorbereichen (I, II) besteht, wobei der erste Rotorbereich (I) den Rotorkopf (2) und einen ersten Teilbereich (5) der Rotorschnecke (3) umfasst und aus einem Vollmaterial gefertigt ist und wobei der mindestens eine zweite Rotorbereich (II) als Hohlkörper ausgebildet ist.
2. Rotor (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Rotorbereich (I) ca. 5–40% der Gesamt-Rotorlänge (L_G), insbesondere ca. 30% der Gesamt-Rotorlänge (L_G), umfasst und wobei der mindestens eine zweite Rotorbereich (II), ca. 60%–95% der Gesamt-Rotorlänge (L_G), insbesondere ca. 70% der Gesamt-Rotorlänge (L_G), umfasst.
3. Rotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor (1) umfassend Rotorkopf (2) und Rotorschnecke (3) einstückig ausgebildet ist.
4. Rotor (1) nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine zweite Rotorbereich (II) eine zentrale Bohrung entlang der Rotorlängsachse (X) aufweist.
5. Rotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Rotorbereich (I) umfassend Rotorkopf (2) und ersten Teilbereich (5) der Rotorschnecke (3) und ein mindestens zweiter Rotorbereich (II) jeweils einzeln gefertigt und miteinander verbunden sind.
6. Rotor nach Anspruch 5, wobei der erste Rotorbereich (I) und ein mindestens zweiter Rotorbereich (II) gedreht Bauteile, Bauteile aus Guss, Bauteile aus Feinguss oder umgeformt Bauteile sind.
7. Rotor (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der erste Rotorbereich (I) und ein mindestens zweiter Rotorbereich (II) unterschiedlich gefertigt sind.
8. Rotor (1) nach Anspruch 7, wobei der erste Rotorbereich (I) und ein mindestens zweiter Rotorbereich (II) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
9. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Rotor (1) mindestens einen Durchmesser (D) orthogonal zur Rotorlängsachse (X) aufweist und wobei der mindestens eine erste Rotorbereich (I) und der mindestens eine zweite Rotorbereich (II) zur Temperaturkompensation im Statorelastomer jeweils unterschiedliche Durchmesser (D₁, D₂) aufweisen.
10. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der mindestens eine zweite Rotorbereich (II) mindestens einen an den ersten Rotorbereich (I) angrenzenden mittleren Rotorbereich (3-1) mit einer ersten Außenmantelfläche (16-1) und einen endständigen dritten Rotorbereich (3-2) mit einer zweiten Außenmantelfläche (16-2) umfasst.
11. Rotor (1) nach Anspruch 10, wobei die Form der Außenmantelflächen (16-1; 16-2) des mittleren Rotorbereichs (3-1) und des endständigen dritten Rotorbereichs (3-2) jeweils unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere wobei die Außenmantelfläche (16-1) des mittleren Rotorbereichs (3-1) eine schneckenförmige oder helikale Wendel einer ersten Steigung und einen ersten mittleren Abstand der Wendeln zueinander umfasst und wobei der endständige dritte Rotorbereich (3-2) eine schneckenförmige oder helikale Wendel einer zweiten Steigung und einen zweiten mittleren Abstand der Wendeln zueinander umfasst.
12. Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe zur Förderung von Transportgut mit einem Rotor (1), der eine schneckenförmig oder helikal gewendelte Außenmantelfläche (16) aufweist, und einem den Stator bildenden Gehäuse mit einer schneckenförmig oder helikal gewendelten Innenmantelfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) die Merkmale gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
13. Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 12, wobei der Rotor (1) mindestens zwei Rotorbereiche (3-1; 3-2) mit unterschiedlich ausgebildeter Außenmantelfläche (16-1; 16-2) gemäß Anspruch 11 umfasst und wobei der Stator mindestens zwei korrespondierende Bereiche mit entsprechend unterschiedlich ausgebildeten Innenmantelflächen umfasst.

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