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Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit zumindest einem Stator aus einem elastischen Material und einem in dem Stator drehbaren bzw. drehbar gelagerten Rotor, wobei der Stator zumindest bereichsweise von einem Statormantel umgeben ist, das auch als Statorgehäuse bezeichnet wird, wobei der Statormantel als längsgeteilter Mantel aus zumindest zwei Mantelsegmenten besteht und eine Statorspannvorrichtung bildet, mit welcher der Stator in radialer Richtung gegen den Rotor spannbar ist.
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Bei einer solchen Exzenterschneckenpumpe ist der Rotor regelmäßig über zumindest eine Kupplungsstange, welche auch als Gelenkwelle bezeichnet wird, mit dem Antrieb bzw. der Antriebswelle verbunden. Die Pumpe weist ein Sauggehäuse sowie einen Anschlussstutzen auf, wobei der Stator mit seinem einen Ende an einem Anschlussflansch des Sauggehäuses und an seinem anderen Ende an einem Anschlussflansch des Anschlussstutzens angeschlossen ist. Elastisches Material meint im Rahmen der Erfindung insbes. einen Elastomer, z. B. einen (Synthese-)Kautschuk oder eine Kautschukmischung. Es werden im Übrigen auch Verbundwerkstoffe aus einem Elastomer oder einem anderen Material, z. B. Metall, umfasst. Bevorzugt ist der (elastomere) Stator als längsgeteilter Stator aus zumindest zwei Stator-Teilschalen ausgebildet. Bei einer solchen Exzenterschneckenpumpe ist der (geteilte) Stator separat von dem Statormantel austauschbar und folglich nicht fest und insbes. nicht stoffschlüssig mit dem Statormantel verbunden. Damit besteht die Möglichkeit, den elastomeren Stator separat von dem Statormantel auszutauschen, und zwar ohne dass eine aufwändige Zerlegung der Pumpe notwendig ist. Bevorzugt besteht der Stator aus zwei Stator-Halbschalen. Der Statormantel besteht aus zumindest zwei Mantelsegmenten, z. B. drei Mantelsegmenten oder vier Mantelsegmenten, die eine Statorspannvorrichtung bilden. Denn der Stator- bzw. die Stator-Teilschalen liegen mit endseitigen Dichtungsflächen gegen korrespondierende Dichtungsflächen an dem jeweiligen Gehäuseteil (Sauggehäuse oder Anschlussstutzen) oder an entsprechenden Adapterstücken an.
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Eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art ist z. B. aus der
WO 2009/024 279 A1 bekannt. Die Mantelsegmente des Statormantels weisen endseitige Befestigungsflansche auf, die zum Zwecke des Spannens des Stators mit Spannmitteln an den Anschlussflanschen des Sauggehäuses bzw. Anschlussstutzens oder an separate Adapterstücke angeschlossen sind. Diese Spannmittel sind als Spannschraubvorrichtungen ausgebildet, welche im Wesentlichen von in radialer Richtung arbeitenden Spannschrauben gebildet werden. Die bekannte Exzenterschneckenpumpe hat sich in der Praxis hervorragend bewährt. Besonders vorteilhaft ist die Tatsache, dass sich der Stator nachspannen lässt, so dass z. B. nach gewissem Verschleiß eine Anpassung und damit eine Optimierung der Betriebsweise möglich ist. Davon ausgehend sind die bekannten Maßnahmen jedoch weiter entwicklungsfähig. Hier setzt die Erfindung ein.
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Aus der
DE 10 2004 040 720 A1 ist eine Exzenterschneckenpumpe mit einteiligem Stator bekannt, der einen Statormantel und eine elastomere Auskleidung aufweist. Die axiale Verspannung des Stators mit benachbarten Gehäuseelementen erfolgt mit Spannanordnungen, die z. B. Kegelflansch-Spannringe aufweisen.
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Eine weitere Exzenterschneckenpumpe mit vollausgekleidetem Stator ist aus der
DE 199 50 257 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher sich der Stator auf einfache Weise zuverlässig nachspannen lässt, und zwar bevorzugt auch bei höheren Belastungen. Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art, dass die Mantelsegmente endseitig zumindest jeweils einen Spannflansch mit ersten Spannflächen aufweisen und dass auf den Spannflansch bzw. die Spannflansche eine oder mehrere in axialer Richtung verschiebbare Spannelemente mit zweiten Spannflächen aufgesetzt ist/sind, wobei die ersten Spannflächen und die zweiten Spannflächen derart ausgebildet sind und derart zusammenwirken, dass der Statormantel im Zuge einer axialen Verschiebung der Spannelemente in radialer Richtung gegen den Stator spannbar ist. Dabei sind die ersten Spannflächen und die zweiten Spannflächen als Keilflächen ausgebildet. Die Spannelemente sind dann konisch, z. B. innenkonisch, ausgebildet. Die Spannflansche sind entsprechend konisch, z. B. außenkonisch, ausgebildet. Dabei sind sowohl die ersten Spannflächen als auch die zweiten Spannflächen als Keilflächen ausgebildet, die dann gegebenenfalls an einer gemeinsamen Anlagefläche gegeneinander anliegen. Der Kontakt der beiden Spannflächen, z. B. Keilflächen kann sich aber auch auf eine lineare Berührung beschränken. Die Erfindung geht dabei zunächst von der Erkenntnis aus, dass die Möglichkeit des Einstellens und Spannens, insbes. Nachspannens des Stators von besonderer Bedeutung ist. Diese Möglichkeit besteht erfindungsgemäß in grundsätzlich bekannter Weise mit Hilfe der Mantelsegmente, die auch als Einstellsegmente bezeichnet werden und zum Einstellen der Statorklemmung und Nachspannen des Stators ausgebildet sind und folglich eine Statorspann vorrichtung bilden. Erfindungsgemäß erfolgt nun das Spannen der Mantelsegmente nicht mehr unmittelbar über radial orientierte Stellschrauben, sondern „mittelbar” über ein oder mehrere Spannelemente, die zum Spannen des Stators in axialer Richtung verschoben werden und im Zuge dieser axialen Verschiebung eine Radialkraft auf den Stator aufbringen. Dazu sind die miteinander zusammenwirkenden Spannflächen vorgesehen, die besonders bevorzugt als Keilflächen ausgebildet sind. Durch die Ausgestaltung dieser Spannflächen bzw. Keilflächen erfolgt eine „Umlenkung” der axialen Kraft in eine radiale Spannkraft. Das Verschieben der Spannelemente bzw. des Spannelementes kann mit herkömmlichen Stellelementen, z. B. Stellschrauben realisiert werden, die dann jedoch nicht in radialer Richtung, sondern in achsparalleler bzw. auch in achsparalleler Richtung arbeiten. Mit solchen Stellelementen lässt sich das Spannelement in axialer Richtung verschieben und so die radiale Spannkraft erzeugen. Vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass die Stellelemente, z. B. Stellschrauben, in erster Linie im Zuge des Spannens und folglich Einstellens Kräfte aufnehmen müssen. Während des Betriebes müssen dann jedoch von den Stellelementen, z. B. Stellschrauben, lediglich reduzierte Kräfte aufgenommen werden, denn zum großen Teil werden die Kräfte mittelbar oder unmittelbar von den in axialer Richtung verschiebbaren Spannelementen aufgenommen.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist als Spannelement ein (durchgehender) Spannring mit einer umlaufenden zweiten Spannfläche vorgesehen, wobei diese zweite Spannfläche des Spannringes mit den ersten Spannflächen der Mantelsegmente zusammenwirkt. Dieser Spannring bildet mit seiner (inneren) Keilfläche einen Konusring bzw. er umfasst einen Konusring. Der Spannring lässt sich mit geeigneten Stellelementen, z. B. Stellschrauben, zum Spannen in axialer Richtung verschieben, so dass im Zuge der axialen Verschiebung mit Hilfe der korrespondierenden Spannflächen, z. B. Keilflächen, Radialkräfte erzeugt werden. Während des Spannens werden die Spannkräfte mit den Stellelementen, z. B. Stellschrauben, aufgebracht und während des Betriebes der Pumpe können die dann auftretenden hohen Kräfte von dem umlaufenden Spannring aufgenommen werden, so dass die Stellelemente selbst, z. B. die Stellschrauben, zum großen Teil entlastet werden.
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In einer alternativen, zweiten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass nicht mit einem umlaufenden Spannring, sondern mit mehreren einzelnen Spannsegmenten gearbeitet wird, wobei die einzelnen Spannsegmente jeweils eine zweite Spannfläche aufweisen, welche mit den ersten Spannflächen der Mantelsegmente zusammenwirken. Auch solche einzelnen Mantelsegmente lassen sich mit geeigneten Stellelementen in axialer Richtung verschieben und über die Spannflächen, z. B. Keilflächen, die axiale Stellbewegung in eine radiale Spannkraft umsetzen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die entsprechenden Gehäuseteile der Pumpe oder entsprechende Adapterstücke, die aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt sind, mit geeigneten Aufnahmen für die einzelnen Spannsegmente ausgestattet sind. So liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Gehäuseteile der Pumpe bzw. deren Adapterstücke Aufnahmetaschen aufweisen, welche die Spannsegmente aufnehmen und in radialer Richtung und in Umfangsrichtung halten und fixieren, so dass die Spannsegmente in diesen Taschen in axialer Richtung bzw. achsparalleler Richtung verschiebbar sind.
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Insgesamt kommt es erfindungsgemäß darauf an, dass einerseits axial bzw. achsparallel verschiebbare Spannelemente, z. B. ein Spannring oder mehrere Spannsegmente, und andererseits Stellelemente zum axialen Verschieben des Spannelementes bzw. der Spannelemente vorgesehen sind, so dass das „Spannen” einerseits und das „Halten” andererseits während des Betriebes entkoppelt werden und damit insbesondere die Stellelemente während des Betriebes entlastet werden. Dieses hat z. B. den Vorteil, dass auch Pumpen mit höherer Belastung und insbesondere hohen Betriebsdrücken in der grundsätzlich bekannten Weise mit Hilfe der Mantelsegmente bzw. Einstellsegmente nachgespannt werden können.
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Als Stellelemente können z. B. Stellschrauben zum Einsatz kommen, die jedoch nicht wie beim Stand der Technik in radialer Richtung unmittelbar auf die Mantelsegmente arbeiten, sondern mittelbar über die Spannelemente auf die Mantelsegmente arbeiten und dazu bevorzugt in achsparalleler Richtung orientiert sind. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass für die beiden Statorenden, jeweils mehrere Stellschrauben vorgesehen sind. Die Stellschrauben können als Druckschrauben oder als Zugschrauben ausgebildet werden. Alternativ liegt es im Rahmen der Erfindung, die gegenüberliegenden Spannelemente, z. B. Spannringe, mit gemeinsamen Spannstangen gegeneinander zu verspannen. Die Erfindung umfasst aber auch andere Ausführungsformen, bei denen nicht mit Stellschrauben oder Stellstangen bzw. Spannstangen gearbeitet wird, sondern mit Spann- bzw. Stellhebeln, welche an die Spannelemente, z. B. den Spannring, angeschlossen sind. So können z. B. die beiden gegenüberliegenden Spannringe mit einer geeigneten Hebelkonstruktion miteinander verbunden und gegeneinander verspannt werden. Alternativ kann als Stellelement auch ein drehbarer Stellring vorgesehen sein. darauf wird im Folgenden noch eingegangen.
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In weiterer Ausgestaltung kann der Spannring mehrteilig ausgebildet sein und zumindest aus einem Außenring und einem Innenring bestehen, wobei die Stellelemente, z. B. Stellschrauben, auf den Außenring arbeiten und wobei die Spannflächen, z. B. Keilflächen, an den Innenring angeordnet sind, der dann als Konusring ausgebildet ist. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass es zweckmäßig ist, wenn der Spannring mehrteilig aus unterschiedlichen Materialien gefertigt ist, wobei z. B. der Außenring aus Stahl oder auch aus Stahlguss bestehen kann und der Innenring aus einem korrosionsbeständigen Material mit guten Gleiteigenschaften, z. B. aus Messing. Durch diese zweiteilige Ausgestaltung kann eine optimale Anpassung der Werkstoffe realisiert werden.
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Alternativ liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Spannvorrichtung zumindest einen separaten Spannsatz aufweist, welcher einen die zweiten Spannflächen aufweisenden und die Mantelsegmente umschließenden Doppel-Keilring und zwei gegeneinander verspannbare und die ersten Spannflächen aufweisenden Spannringe aufweist. Bei dieser Ausführungsform sind folglich die Spannflansche mit den Spannflächen (Keilflächen) nicht fest mit den jeweiligen Mantelsegmenten verbunden, sondern es wird ein separates Bauteil mit den ersten Spannflächen, nämlich der Doppel-Keilring zur Verfügung gestellt, wobei dieser Doppel-Keilring auch durch mehrere einzelne Doppel-Keilsegmente ersetzt sein kann, wobei dann besonders bevorzugt jedem Mantelsegment ein Doppel-Keilsegment zugeordnet ist.
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Die Verspannung erfolgt dann mit zwei gegeneinander verspannbaren Spannringen, wobei diese beiden Spannringe unter Zwischenschaltung der Doppel-Keilsegmente bzw. eines Doppel-Keilringes gegeneinander verspannt werden. Auch hier wird das erfindungsgemäße Keilprinzip realisiert, denn die Doppel-Keilsegmente werden im Zuge der axialen Verschiebung der beiden Spannringe in radialer Richtung gegeneinander verspannt und folglich gegen die Mantelsegmente gedrückt. Auch damit lassen sich die beschriebenen erfindungsgemäßen Vorteile erreichen.
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Sofern Stellschrauben als Stellelemente zum Einsatz kommen, kann es zweckmäßig sein, wenn diese Stellschrauben in (exakt) achsparalleler Richtung orientiert sind. Alternativ liegt es jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die Stellschrauben schräg anzuordnen, und zwar besonders bevorzugt, parallel oder im Wesentlichen parallel zu den ersten Keilflächen und zweiten Keilflächen. Damit arbeiten die Stellschrauben parallel zu der Bewegungsrichtung der Komponenten im Zuge des Spannens.
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In abgewandelter Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Spannring drehbar gehalten ist und im Zuge der Drehung selbsttätig axial verschoben wird. Dieses lässt sich z. B. dadurch realisieren, dass der Spannring über eine Gewindeverbindung auf dem entsprechenden Gehäuseteil oder dem Anschlussadapter geführt ist, indem z. B. das Gehäuseteil bzw. der Anschlussadapter mit einem Außengewinde und der Spannring mit einem korrespondierenden Innengewinde versehen ist. Im Zuge der Drehung des Spannringes auf dem Gehäuseteil wird dieser dann zugleich im Sinne einer Zustellung axial verschoben. Bei einer solchen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, den drehbaren Spannring außenumfangsseitig mit einer Verzahnung zu versehen, so dass dort z. B. ein entsprechender Antrieb angreifen kann.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als Stellelement ein drehbarer Stellring oder eine drehbare Stellringanordnung vorgesehen ist, welche im Zuge der Drehung eine axiale Verschiebung des Spannringes oder der Spannsegmente bewirkt. Bei dieser Ausführungsform arbeiten folglich nicht Stellschrauben o. dgl. unmittelbar zur Verschiebung auf den Spannring, sondern es ist ein separater drehbarer Stellring vorgesehen, der im Zuge der Drehung eine axiale Verschiebung des Spannrings erzeugt. Dabei wird jedoch nicht – wie bei der oben erläuterten Ausführungsform – der Spannring selbst gedreht, sondern der Stellring. Der Stellring kann dabei – so wie oben im Zusammenhang mit dem Spannring erläutert – über eine Gewindeverbindung auf dem Gehäuseteil angeordnet sein, so dass sich der Stellring im Zuge der Drehung axial verschiebt und damit auch den Spannring axial verschiebt.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Stellring zwar drehbar auf dem Gehäuseteil angeordnet ist, sich jedoch nicht selbst in axialer Richtung verschiebt, sondern nur den Spannring in axialer Richtung verschiebt. Dies lässt sich z. B. dadurch realisieren, dass der Stellring auf der dem Spannring zugewandten Fläche eine oder mehrere Steigungen bzw. schräge Stellflächen aufweist und/oder dass der Spannring auf der dem Stellring zugewandten Fläche (korrespondierende) Steigungen bzw. schräge Stellflächen aufweist, so dass sich aufgrund der gegebenenfalls korrespondierenden Steigungen die „Gesamtdicke” aus Stellring einerseits und Spannring andererseits im Zuge der Drehung des Stellrings ändert und damit der Spannring in axialer Richtung verschoben wird.
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Eine Ausführungsform mit einem drehbaren Stellring kann auch so ausgebildet sein, dass der Stellring und/oder der Spannring mit Ausnehmungen versehen ist/sind, welche als Führungsbahnen für Wälz- oder Gleitkörper ausgeführt sind, wobei in diesen Ausnehmungen z. B. Wälzkörper (Kugeln, Zylinder oder dergleichen) geführt sind und wobei diese Wälz- oder Gleitkörper auf das Spannelement, z. B. den Spannring, arbeiten bzw. drücken. Diese Führungsbahnen bzw. Ausnehmungen erstrecken sich bogenförmig entlang der Umfangsrichtung über einen bestimmten Umfangs- bzw. Winkelbereich des Stellrings und/oder Spannrings. Sie sind derart ausgebildet, dass die Wälz- oder Gleitkörper im Zuge der Drehung des Stellrings in Umfangsrichtung in der Ausnehmung entlanggeführt werden und sich dabei in axialer bzw. achsparalleler Richtung bewegen und so den Spannring in axialer Richtung betätigen. Dazu können Ausnehmungen entweder nur in dem Stellring oder nur in dem Spannring oder bevorzugt korrespondierende Ausnehmungen sowohl in dem Stellring als auch in dem Spannring vorgesehen sein. Im letzteren Fall sind die Wälz- oder Gleitkörper dann in den korrespondierenden Ausnehmungen sowohl des Stellrings als auch des Spannrings geführt. Die Ausnehmungen können über ihre Länge (d. h. in Umfangsrichtung des Rings) eine verjüngende Breite aufweisen, so dass sich z. B. bei der Verwendung von Kugeln im Zuge der Drehung des Stellrings die Kugeln in diesen keilförmig zulaufenden Ausnehmungen wandern und dabei aus den Ausnehmungen herausgedrückt werden. Damit bewegen sich die Kugeln im Zuge der Drehung in axialer Richtung und betätigen damit den Spannring in axialer Richtung. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen jedoch als taschenartige, bogenförmige Nuten ausgebildet, die eine sich von einem Ende zum anderen Ende abnehmende Nuttiefe aufweisen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn sich folglich nicht (nur) die Breite der Nut verjüngt, sondern die Nut ansteigt, so dass die Wälz- oder Gleitkörper nicht auf den Kanten geführt wird, sondern auf dem ansteigenden Nutgrund aufliegt. Jedenfalls wird auch durch diese Ausführungsform mit Führungsbahnen und entsprechenden Führungskörpern (Wälz- oder Gleitkörpern) gewährleistet, dass sich im Zuge der Drehung des Stellrings die ”Gesamtdicke” aus Stellring einerseits und Spannring andererseits im Zuge der Drehung des Stellrings ändern und damit der Spannring in axialer Richtung verschoben wird.
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Es liegt im Übrigen im Rahmen der Erfindung, die Stellelemente zur Betätigung des Spannringes zum Einstellen und Nachspannen manuell zu betätigen, indem z. B. Stellschrauben o. dgl. mit entsprechenden Werkzeugen betätigt werden.
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In einer möglichen Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Stator-Spannvorrichtung zusätzlich einen oder mehrere Stellantriebe aufweist, welche für eine automatisierte Zustellung auf die Stellelemente arbeiten.
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Im Vordergrund der Erfindung steht die Ausgestaltung mit den Spannelementen mit entsprechenden Spannflächen, z. B. Keilflächen. Ergänzend ist es vorteilhaft, wenn an den Spannflanschen der Mantelsegmente Formschlusselemente, z. B. Vorsprünge oder Ausnehmungen angeordnet sind, welche für eine Verdrehsicherung und/oder Axialsicherung mit korrespondierenden Formschlusselementen, z. B. Ausnehmungen oder Vorsprüngen, an einem Gehäuseteil der Pumpe oder an separaten Adapterstücken zusammenwirken. Dazu können z. B. an dieser Mantelsegmentvorsprünge, z. B. T-förmige Vorsprünge angeschlossen sein, welche in korrespondierende Ausnehmungen an dem jeweiligen Gehäuseteil oder dem Adapterstück, z. B. Nuten mit T-förmigem Querschnitt, eingreifen, so dass die Mantelsegmente an den Gehäuseteilen bzw. Adapterstücken gegen Verdrehen und gegen axiale Bewegung gesichert sind. Dennoch werden Bewegungen der Mantelsegmente in radialer Richtung zum Verspannen zugelassen. Diese Formschlusselemente können unmittelbar und einstückig an die Mantelsegmente angeformt bzw. in das Gehäuseteil oder in das Adapterstück eingeformt sein. Es liegt jedoch alternativ auch im Rahmen der Erfindung, solche Vorsprünge als separate Bauteile an dem Mantelsegment oder an dem Gehäuseteil bzw. Adapterstück zu befestigen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe in einer ersten Ausführungsform,
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2 den Gegenstand nach 1 in einer zweiten Ausführungsform,
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3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,
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4a eine vierte Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung,
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4b einen vergrößerten Schnitt durch den Gegenstand nach 4a,
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4c eine andere, vergrößerte Ansicht auf den Gegenstand nach 4a,
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4d den Gegenstand nach 4c in einer abgewandelten Darstellung,
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5 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung in einem Schnitt,
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6 den Gegenstand nach 1 in einer sechsten Ausführungsform,
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7 eine abgewandelte siebte Ausführungsform der Erfindung,
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8 eine weitere, achte Ausführungsform der Erfindung,
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9 eine neunte Ausführungsform der Erfindung und
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10 eine zehnte Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren ist eine Exzenterschneckenpumpe dargestellt, welche in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Stator 1 aus einem elastischen Material und einen in dem Stator 1 gelagerten Rotor 2 aufweist, wobei der Stator 1 zumindest bereichsweise von einem Statormantel 3 umgeben ist. Ferner weist die Pumpe ein Sauggehäuse 4 sowie einen Anschlussstutzen 5 auf, welcher auch als Druckstutzen bezeichnet wird. Nicht dargestellt ist ein ebenfalls vorgesehener Antrieb, wobei der Antrieb über eine Kupplungsstange 6 auf den Rotor 2 arbeitet. Die Kupplungsstange ist über Kupplungsgelenke 7 an den Rotor 2 einerseits und die Antriebswelle andererseits angeschlossen. Die Pumpe ist üblicherweise auf einer Grundplatte 8 montiert, wobei es sich insoweit um eine mit der Pumpe ausgelieferte Grundplatte 8 oder auch eine anwenderseitig vorhandene Grundplatte 8 handeln kann. Der Stator 1 ist in an sich bekannter Weise mit seinem einen Ende an einen Anschlussflansch 9 des Saugehäuses 4 mit seinem anderen Ende an einen Anschlussflansch 10 des Anschlussstutzens 5 angeschlossen. Dabei erfolgt der Anschluss bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht unmittelbar an diese Anschlussflansche 9, 10, sondern unter Zwischenschaltung jeweils eines Adapterstückes 11, 12. Diese Adapterstücke 11, 12 werden auch als Zentrierringe oder Segmentaufnahme bezeichnet.
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Der Stator
1 ist als längsgeteilter Stator ausgebildet und besteht dazu aus zwei Stator-Teilschalen
1a,
1b, welche im Ausführungsbeispiel Halbschalen bilden, die jeweils einen Winkel von 180° überdecken. Längsgeteilt meint, entlang der Statorlängsachse L bzw. parallel zu dieser. Der Trennschnitt zwischen den Teilschalen verläuft folglich entlang bzw. parallel zu der Längsachse L. Diese längsgeteilte Ausgestaltung des elastomeren Stators ermöglicht es, den Stator
1 bei montiertem Sauggehäuse
4, Druckstutzen
5 und Rotor
2 zu demontieren und zu montieren. Dazu wird auf die
WO 2009/024279 A1 verwiesen.
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Um trotz dieser geteilten Bauweise eine einwandfreie Dichtigkeit des Stators zu gewährleisten, weist der Stator 1 bzw. dessen Stator-Teilschalen 1a, 1b endseitig Dichtungsflächen 13, 14 auf. Die Stator-Teilschalen 1a, 1b sind mit ihren endseitigen Dichtungsflächen 13, 14 auf Statoraufnahmen aufsteckbar, wobei diese Statoraufnahmen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an den Adapterstücken 11, 12 vorgesehen sind. Die Adapterstücke 11, 12 selbst sind in an sich bekannte Aufnahmen von einerseits Saugehäuse 4 und andererseits Druckstutzen 5 einsetzbar, so dass das Sauggehäuse 4 einerseits und der Druckstutzen 5 andererseits in herkömmlicher Bauweise ausgebildet sein können. Die endseitigen Dichtungsflächen 13, 14 des Stators 1 sind konisch bzw. als Kegelmantelflächen ausgebildet, und zwar im Ausführungsbeispiel „innen-konisch”. Die Statoraufnahmen weisen ebenfalls korrespondierende konische Dichtungsgegenflächen 17, 18 auf, die im Ausführungsbeispiel außen-konisch ausgebildet sein können. Die Abdichtung erfolgt durch Gummiquetschung. Die Fixierung und Abdichtung der Stator-Teilschalen 1a, 1b erfolgt mit Hilfe des Statormantels 3. Dieser ist als längsgeteilter Mantel ausgebildet und weist dazu mehrere, im Ausführungsbeispiel vier Mantelsegmente 19 auf. Dieser Statormantel 3 bildet mit seinen Mantelsegmenten 19 eine Statorspannvorrichtung bzw. Statoreinstellvorrichtung, mit welcher sich einerseits der längsgeteilte Stator 1 fixieren und abdichten und andererseits eine gewünschte Spannung bzw. Vorspannung in den Stator 1 einbringen lässt.
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Dazu weisen die Mantelsegmente 19 endseitig Spannflansche 20 mit ersten Spannflächen 21 auf, die im Ausführungsbeispiel als Keilflächen 21 ausgebildet sind. Auf die Spannflansche 20 sind Spannelemente 22, 23 aufgesetzt, welche mit zweiten Spannflächen 24 versehen sind, die ebenfalls als Keilflächen 24 ausgebildet sind. Die ersten Spannflächen 21 und die zweiten Spannflächen 24 sind nun derart ausgebildet und sie wirken derart zusammen, dass der Statormantel 3, 19 im Zuge einer axialen Verschiebung der Spannelemente 22, 23 in radialer Richtung gegen den Stator 1 gespannt wird.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform dargestellt, bei welcher als Spannelement ein vollständig umlaufender Spannring 22 vorgesehen ist, welcher (innenseitig) eine umlaufende zweite Spannfläche 24 aufweist, wobei diese zweite Spannfläche 24 mit den ersten Spannflächen 21 der Mantelsegmente 19 zusammenwirkt. In 1 ist erkennbar, dass im Zuge der Bewegung des Spannringes 22 in axialer Richtung a aufgrund der zusammenwirkenden Keilflächen 21, 24 eine in radialer Richtung R wirkende Spannkraft erzeugt wird. Zum Verschieben des Spannrings 22 in Richtung a sind Stellelemente 25 vorgesehen, die in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 als Stellschrauben 25 ausgebildet sind. Diese Stellelemente bzw. Stellschrauben 25 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an den Adapterstücken 11, 12 gehalten. Bei Ausführungsformen ohne Adapterstücke wären sie in entsprechender Weise an den Gehäuseteilen, nämlich dem Sauggehäuse 4 und dem Anschlussstutzen 5 gehalten. Außerdem ist in 1 erkennbar, dass der Spannring 22 in dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet ist und aus einem Außenring 22a und einem Innenring 22b besteht, wobei die Stellschrauben 25 auf den Außenring 22a drücken und wobei die Keilflächen 24 an dem Innenring 22b angeordnet sind, der einen Konusring bildet.
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Aufbau und Funktionsweise der zweiten Ausführungsform gemäß 2 entsprechen der Ausführungsform nach 1 wobei die Stellschrauben 25 gemäß 1 als Druckschrauben und gemäß 2 als Zugschrauben ausgebildet sind.
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Bei der Ausführungsform nach 3 sind als Stellelemente Stellstangen bzw. Spannstangen 25' vorgesehen, mit welchen die beiden Spannringe 22 gegeneinander verspannt werden.
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Während die 1 bis 3 Ausführungsformen mit umlaufenden Spannring 22 zeigen, ist in 4 eine abgewandelte vierte Ausführungsform darstellt, bei welcher als Stellelemente mehrere einzelne Spannsegmente 23 vorgesehen sind, die jeweils zweiten Spannflächen 24 aufweisen, wobei diese zweiten Spannflächen 24 mit den ersten Spannflächen 21 der Mantelsegmente 19 zusammenwirken. Eine vergleichende Betrachtung der 4a bis 4d zeigt, dass jedem Mantelsegment 19 an jedem Ende jeweils ein Spannsegment 23 zugeordnet ist. Die Spannsegmente 23 sind in geeigneten Ausnehmungen bzw. Aufnahmen 26 in den Adapterstücken 11, 12 aufgenommen. Es sind wiederum Stellschrauben 25 als Stellelemente vorgesehen, welche an den Adapterstücken 11, 12 gehalten sind und auf die Spannsegmente 23 arbeiten. Auch diese Ausführungsform arbeitet nach dem erfindungsgemäßen Keilprinzip.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Spannvorrichtung an beiden Statorenden jeweils einen separaten Spannsatz 27 aufweist. Dieser separate Spannsatz 27 weist mehrere Doppel-Keilsegmente 28 sowie zwei gegeneinander verspannbare Spannringe 22' auf. Die Doppel-Keilsegmente 28 weisen außenseitige erste Keilflächen 21 auf und die beiden Spannringe 22' weisen innenseitige zweite Keilflächen 24 auf. Die beiden Spannringe 22' werden unter Zwischenschaltung der Doppel-Keilsegmente 28 gegeneinander verspannt, so dass im Zuge des Verspannens und folglich Verschiebens der beiden Spannringe 22' die Keil-Segmente 28 in radialer Richtung verschoben werden und damit auf den Statormantel 3 in radialer Richtung arbeiten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Mantelsegment 19 an dem jeweiligen Ende jeweils ein Doppel-Keilsegment 28 zugeordnet.
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In 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, welche in ihrem grundsätzlichen Aufbau den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 entspricht. Während bei den 1 und 2 die Stellschrauben 25 in achsparalleler Richtung orientiert sind, zeigt 6 eine Ausführungsform, bei welcher die Stellschrauben 25 schräg orientiert sind, und zwar im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zu den Keilflächen 21, 24 und damit auch parallel zu der Bewegungsrichtung der Mantelsegmente 19 im Zuge des Verspannens.
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Während die 1 bis 6 Ausführungsform zeigen, bei denen als Stellelemente Stellschrauben 25 oder Stellstangen 25' bzw. Spannstangen verwendet werden, zeigen die 7 bis 10 abgewandelte Ausführungsformen, bei denen mit anderen Stellmechanismen gearbeitet wird.
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So zeigt 7 eine Ausführungsform, bei welcher die beiden Spannringe 22 über eine Hebelverstellung verschoben werden, dazu sind an jeden Spannring jeweils zumindest eine Verbindungsstange bzw. Anschlussstange 29' angeschlossen, wobei die beiden Anschlussstangen 29' über einen gemeinsamen Spannhebel 29 miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform sind an jedem Keilring 22 jeweils zwei Anschlussstangen 29' angeschlossen.
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8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher als Stellelement ein drehbarer Stellring 32 vorgesehen ist, der auf den Spannring 22 arbeitet, wobei der Spannring 22 selbst nicht mitdreht, sondern im Zuge der Drehung axial verschoben wird. Dazu ist der Stellring 32 über eine Gewindeverbindung 30 auf dem entsprechenden Gehäuseteil bzw. dem Anschlussadapter 11, 12 angeordnet. Im Zuge der Drehung des Stellringes 32 bewegt sich dieser aufgrund der Gewindeverbindung 30 in axialer Richtung auf dem Gehäuseteil bzw. dem Adapterstück 11, 12, so dass damit dann auch der Spannring 22 mit den Keilflächen verschoben und die Mantelsegmente verspannt werden. Zur Betätigung dieses drehbaren Stellringes 32 kann dieser außenumfangsseitig mit einer Verzahnung 31 versehen sein, so dass z. B. ein Antriebszahnrad außen umfangsseitig auf den Stellring arbeiten kann.
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In 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der als Stellelement ebenfalls ein separater drehbarer Stellring 32 bzw. eine Stellringanordnung vorgesehen ist. Im Zuge der Drehung des Stellrings 32 wird der Spannring 22 bzw. Konusring 22 mit den nicht dargestellten Keilflächen in axialer Richtung verschoben. Dazu weist der Stellring 32 auf seiner dem Spannring 22 zugewandten Fläche eine oder mehrere Steigungen 33 in Form von schrägen Flächen auf. Der Spannring 22 weist auf seiner dem Stellring 32 zugewandten Fläche korrespondierende Steigungen 34 in Form von schrägen Flächen auf. Diese Steigungen 33 und 34 wirken derart zusammen, dass im Zuge einer Drehung des Stellrings 32 der Spannring 22 in axialer Richtung verschoben wird. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach 8 bewegt sich bei dieser Ausführungsform nur der Spannring 22 in axialer Richtung, während der Stellring 32 nur rotiert. Die Drehung des Stellrings 32 kann über eine nicht dargestellte Stellschraube oder auch einen automatisierten Antrieb erfolgen.
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Schließlich zeigt 10 eine Ausführungsform, bei der als Stellelement ebenfalls ein drehbarer Stellring 32 vorgesehen ist, wobei dieser Stellring 32 mehrere Ausnehmungen 35 aufweist, die als Führungsbahnen ausgebildet sind und in denen jeweils Wälzkörper, z. B. eine Kugel 36 geführt ist. Diese Kugeln 36 liegen gegen die Spannelemente 22, 23, z. B. den Spannring 22 oder die Spannsegmente 23, an. Die Kugeln können entweder unmittelbar gegen den Spannring 22 oder die Spannsegmente 23 anliegen. Bevorzugt ist der Spannring 22 jedoch ebenfalls mit korrespondierenden Ausnehmungen ausgerüstet. Dieses ist in den Figuren nicht dargestellt. In diesem Fall sind die Kugeln 36 jedoch sowohl in den Führungsbahnen 35 des Stellrings als auch in den korrespondierenden Führungsbahnen des Spannrings geführt, die nicht dargestellt sind. Die Führungsbahnen 35 können dabei grundsätzlich über ihre Länge keilförmig zulaufen und eine verjüngende Breite aufweisen. Besonders bevorzugt verjüngen sie sich jedoch nicht nur über die Breite, sondern sie sind als taschenartige Führungsnuten 35 ausgebildet, deren Tiefe von einem Ende der Nut zum anderen Ende der Nut (in Richtung des Pfeils P) abnimmt, so dass die Kugeln im Zuge der Drehung auf dem ansteigenden Nutgrund aufliegen. Im Ausführungsbeispiel sind als Führungskörper die Kugeln 36 gezeigt. Alternativ können jedoch auch andere Wälzkörper, z. B. Zylinder oder grundsätzlich auch Gleitkörper zum Einsatz kommen. Einzelheiten sind nicht dargestellt.
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Im Übrigen ist in den Figuren erkennbar, dass an die Spannflansche 20 der Mantelsegmente 19 Formschlusselemente 37 angeschlossen sind, welche für eine Verdrehsicherung und Axialsicherung mit korrespondierenden Formschlusselementen 38 an den Gehäuseteilen bzw. den Adapterstücken 11, 12 zusammenwirken. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind an die Mantelsegmente Vorsprünge 37 angeschlossen, die T-förmig ausgebildet sind und in entsprechend ausgestaltete Nuten 38 der Adapterstücke 11, 12 eingreifen. Dabei sind die Vorsprünge 37 in den Ausführungsbeispielen nicht einstückig mit den Mantelsegmenten 19 ausgebildet, sondern als separate Teile gefertigt und mit Schrauben 39 an den Mantelsegmenten 19 befestigt.
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Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Stellschrauben können im Übrigen auch durch andere vergleichbare Lineararbeiten der Stellelemente ersetzt werden, z. B. Stellstifte, und insbes. auch durch lineare Antriebe, wie z. B. Zylinderkolbenanordnungen o. dgl..
