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Die Erfindung betrifft ein Statoraggregat für eine Exzenterschneckenpumpe mit zumindest
- - einem Stator aus elastischem Material,
- - einem den Stator in Umfangsrichtung zumindest bereichsweise umgebenden und sich entlang der Längsrichtung erstreckenden Statormantel, der aus zumindest zwei Mantelsegmenten besteht und eine Statorspannvorrichtung bildet, mit der der Stator zustellbar, z. B. (in radialer Richtung) gegen den Rotor spannbar ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Exzenterschneckenpumpe mit einem solchen Statoraggregat und mit einem Rotor. Bei einer solchen Exzenterschneckenpumpe ist der Rotor z. B. über zumindest eine Kuppelstange mit dem Antrieb bzw. einer Antriebswelle verbunden, wobei die Kuppelstange auch als Gelenkwelle bezeichnet wird. Die Kuppelstange kann z. B. über ein erstes Gelenk mit dem Rotor und über ein zweites Gelenk mit der Antriebswelle oder einer mit dem Antrieb verbundenen Verbindungswelle verbunden sein. Der Stator wird z. B. mit seinem einen Ende an das Pumpengehäuse bzw. einen entsprechenden Anschlussflansch des Pumpengehäuses und mit seinem anderen Ende an das Anschlussgehäuse bzw. einen entsprechenden Anschlussflansch dieses Anschlussgehäuses angeschlossen. Das Pumpengehäuse wird dabei auch als Sauggehäuse bezeichnet und das Anschlussgehäuse wird z. B. auch als Anschlussstutzen bezeichnet. Dabei ist der Stator aus elastischem Material, z. B. einem Elastomer gefertigt. Es kann sich z. B. um einen Synthesekautschuk oder Naturkautschuk oder auch eine Kautschukmischung handeln.
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Bevorzugt ist der Stator als längsgeteilter Stator aus zumindest zwei Statorteilschalen, z. B. Statorhalbschalen ausgebildet. Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen mit einem einteiligen Stator. Der Statormantel ist z. B. aus Metall gefertigt und vorzugsweise mehrteilig, z. B. als längsgeteilter Mantel aus mehreren (separaten) Mantelsegmenten zusammengesetzt. Jedenfalls bildet der Statormantel eine Statorspannvorrichtung, mit welcher der Stator in radialer Richtung gegen den Rotor spannbar ist.
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Eine derartige Exzenterschneckenpumpe mit Statorspannvorrichtung ist z. B. aus der
DE 10 2008 021 920 A1 bekannt. Die Verspannung erfolgt unmittelbar über Spanschrauben, die in radialer Richtung auf die endseitigen Befestigungsflansche der Mantelsegmente arbeiten. Die insoweit bekannte Exzenterschneckenpumpe hat sich in der Praxis hervorragend bewährt, da nicht nur ein einfacher Austausch des Rotors ohne aufwendige Zerlegung der Pumpe möglich ist, sondern weil sich der Stator auch auf einfache Weise zuverlässig zustellen und nachspannen lässt.
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Davon ausgehend wird bei einer solchen Exzenterschneckenpumpe mit längsgeteiltem Mantel in der
DE 10 2014 112 550 B4 vorgeschlagen, dass die Mantelsegmente endseitig zumindest einen Spannflansch mit keilförmigen Spannflächen aufweisen und dass auf die Spannflansche in axialer Richtung verschiebbare Spannelemente mit zweiten keilförmigen Spannflächen aufgesetzt sind, so dass der Statormantel im Zuge einer axialen Verschiebung der Spannelemente in radialer Richtung gegen den Stator spannbar ist. Die axiale Verschiebung der Spannelemente kann mit Stellelementen, z. B. Stellschrauben erfolgen, die jedoch in erster Linie im Zuge des Spannens und folglich des Einstellens Kräfte aufnehmen müssen. Während des Betriebes werden dann jedoch von diesen Stellelementen lediglich reduzierte Kräfte aufgenommen, denn zum großen Teil werden die Kräfte mittelbar oder unmittelbar von den in axialer Richtung verschiebbaren Spannelementen (insbesondere Spannringen) aufgenommen.
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Im Übrigen kennt man aus der
DE 102 41 753 C1 einen Stator für eine Exzenterschneckenpumpe, der mit einem außenseitigen Mantel versehen ist, der aus mehreren sich in axialer Richtung erstreckenden und miteinander verbundenen Segmenten besteht, wobei die Längskanten der Segmente derart ausgebildet sind, dass benachbarte Segmente ineinandergreifen und eine auf Zug belastbare formschlüssige Verbindung herstellen. Die Flächen der Segmente liegen überwiegend in einer Ebene, so dass sich durch die Verbindung mehrerer Segmente zu einem geschlossenen Mantel eine Polygonform ergibt. Die Außenseite des elastischen Stators selbst weist ebenfalls eine Polygonform auf, so dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem elastischen Stator und den miteinander verbundenen Mantelsegmenten ergibt.
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In ähnlicher Weise beschreibt die
DE 10 2006 021 897 B4 einen Statormantel für Exzenterschneckenpumpen, der polygonförmig ausgebildet ist, wobei in einzelne Polygonflächen mindestens eine Rille eingebracht ist, die eine Haftwirkung zwischen dem elastomeren Stator und dem Statormantel reduzieren soll. Der Statormantel ist als geschlitzter Stator mit einem sich in der Längsrichtung erstreckenden, durchgehenden Schlitz ausgebildet, wobei der Schlitz von einer Verschlussleiste bedeckt werden kann, die sich entlang der Längsachse des Statormantels erstreckt.
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Darauf aufbauend wird in der
DE 10 2012 008 761 B4 eine Statoranordnung für eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Statormantel einerseits und einem elastomeren Stator bzw. Statoreinsatz andererseits beschrieben, wobei der Statormantel stirnseitig offene Hohlräume, Ausnehmungen und/oder Erhebungen aufweist und vorzugsweise als Profilkörper, z. B. Kammerprofilkörper ausgebildet ist. Der Statormantel kann als längsgeteilter Statormantel aus zumindest zwei Teilschalen gebildet sein, die lösbar miteinander verbunden sind und die einerseits mittels einer formschlüssigen Verbindung und andererseits mittels einer Verschlusseinheit miteinander verbunden sind.
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Die zuletzt beschriebenen Statoranordnungen ermöglichen zwar einen Austausch eines Stators bzw. Statoreinsatzes, eine variable Zustellung bzw. Verspannung und insbesondere ein Nachspannen ist nicht möglich.
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Gleiches gilt für einen aus der
EP 0 994 256 A1 bekannten Stator, der als Einschubstator für eine Exzenterschneckenpumpe ausgebildet ist und einen herausnehmbaren Elastomerkörper, ein an der Außenoberfläche des Elastomerkörpers anliegendes Außenteil und einen das Außenteil umgebenden Stützmantel umfasst. Das Außenteil ist konisch ausgebildet.
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In der Praxis besteht jedoch das Bedürfnis, Statoranordnungen zur Verfügung zu stellen, die auf einfache Weise ein zuverlässiges Zustellen/Spannen und insbesondere Nachspannen des Stators ermöglichen, um den Stator in optimaler Weise an die jeweiligen Bedingungen anpassen zu können, und zwar insbesondere auch bei hohem Betriebsdruck. - Hier setzt die Erfindung ein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Statoraggregat für eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches eine vereinfachte Montage und optimierte Verspannung bzw. Zustellung des Stators ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Statoraggregat der eingangs beschriebenen Art,
dass die Mantelsegmente zwischen den Stirnenden auf oder an ihrer Außenseite (im Bereich ihrer Längsseiten), jeweils mit einem oder mehreren Spannelementen versehen sind,
dass die Mantelsegmente über ein oder mehrere sich entlang der Längsrichtung erstreckende Spannprofile, die z. B. als leistenförmige Spannprofile bzw. Spannleisten ausgebildet sind, miteinander verbunden sind,
wobei die Spannprofile jeweils mit einem oder mehreren Gegenelementen versehen sind, welche mit den Spannelementen derart formschlüssig zusammenwirken, dass die Mantelsegmente im Zuge einer Längsverschiebung des Spannprofils zugestellt werden. Das bedeutet, dass die Mantelsegmente in tangentialer Richtung und/oder in radialer Richtung (das heißt in Richtung auf den im Innern des Stators montierbaren Rotor zu) gespannt werden.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich die Zustellung (in radialer) Richtung und folglich die Verspannung des elastomeren Stators optimieren lässt, wenn die Zustellung bzw. Verspannung nicht (ausschließlich) über endseitig an die Mantelsegmente angeschlossene Flansche erfolgt, sondern wenn für die Verspannung bzw. Zustellung Spannprofile (z. B. Spannleisten oder Klemmleisten) zur Verfügung gestellt werden, die sich entlang der Längsrichtung des Stators erstrecken und mit denen eine Verspannung der einzelnen Mantelsegmente über die Länge der Mantelsegmente erfolgen kann. Denn im Zuge einer Verschiebung der Spannprofile entlang der Längsrichtung wirken die an den Mantelsegmenten angeordneten Spannelemente einerseits und die an den Spannprofilen angeordneten Gegenelemente andererseits derart formschlüssig zusammen, dass im Zuge einer Längsverschiebung des Spannprofils die Mantelsegmente in tangentialer und/oder radialer Richtung zugestellt und folglich verspannt werden. Dieses lässt sich z. B. dadurch realisieren, dass als Spannelemente an den Mantelsegmenten ein oder mehrere Spannvorsprünge angeordnet sind, die als Erhebungen von der Segmentoberfläche vorkragen. Dementsprechend können als Gegenelemente an bzw. in den Spannprofilen ein oder mehrere Spannausnehmungen (z. B. Vertiefungen oder Durchbrechungen) vorgesehen sein, so dass die Spannvorsprünge der Mantelsegmente in die Spannausnehmungen der Spannprofile bzw. Spannleisten eingreifen. Es ist aber auch umgekehrt möglich, dass die Mantelsegmente Vertiefungen und die Spannprofile Vorsprünge aufweisen.
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Im Übrigen sind für die Verschiebung der Spannprofile in Längsrichtung (relativ zu den Mantelsegmenten) bevorzugt Stellelemente vorgesehen, die z. B. als Stellschrauben oder dergleichen ausgebildet sein können. Solche Stellschrauben durchgreifen z. B. Durchbrechungen in den endseitigen Befestigungsflanschen der Mantelsegmente. Denn die Mantelsegmente weisen jeweils bevorzugt Mantelabschnitte auf, die sich entlang der Längsrichtung erstrecken und umfangsseitig gegen den Stator anliegen und endseitig an diesem Mantelabschnitte der Mantelsegmente sind dann die Befestigungsflansche angeschlossen, die der Befestigung des Mantels an den übrigen Pumpenkomponenten, insbesondere Pumpengehäuse und Anschlussgehäuse dienen.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spannelemente ein oder mehrere Keilflächen aufweisen, z. B. bereichsweise keilförmig ausgebildet sind und/oder wenn die Spannausnehmungen Keilflächen aufweisen, z. B. zumindest bereichsweise keilförmig ausgebildet sind. Durch diese keilförmige Ausgestaltung bzw. die Keilflächen erfolgt dann eine Umlenkung der Verschiebung in Längsrichtung in eine tangential ausgerichtete Zustellbewegung im Bereich der Spannprofile umgelenkt wird, die dann wiederum eine Zustellung des Statormantels insgesamt in radialer Richtung bewirkt. Damit besteht die Möglichkeit, den im Innern des Statormantels angeordneten elastischen Stator über die Länge gleichmäßig zu verspannen bzw. zuzustellen, denn die Kräfte für die Zustellbewegung werden nicht (nur) an den Enden in die Mantelsegmente eingebracht, sondern verteilt über die Längsrichtung der Statorsegmente.
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Jedes Gegenelement (z. B. jede Spannausnehmung) wirkt dabei mit zwei Spannelementen (z. B. Spannvorsprüngen) zweier nebeneinander angeordneter Mantelsegmente zusammen, so dass z. B. über eine Spannausnehmung die beiden an verschiedenen Mantelsegmenten angeordneten Vorsprünge im Zuge der Verspannung zusammengezogen werden.
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Dabei besteht die Möglichkeit, dass sämtliche Spannvorsprünge Keilflächen aufweisen und dass auch die Spannausnehmungen beidseitig Keilflächen aufweisen, so dass jeder keilförmige Spannvorsprung mit einer korrespondierenden Keilfläche zusammenwirkt.
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In alternativer Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass in eine Spannausnehmung nicht zwei keilförmige Spannvorsprünge, sondern lediglich ein keilförmiger Spannvorsprung und ein nicht keilförmiger Spannvorsprung, z. B. ein gerader, stegförmiger Spannvorsprung eingreifen. Dieses lässt sich z. B. dadurch realisieren, dass ein Mantelsegment mit keilförmigen Spannvorsprüngen ausgerüstet ist und dass benachbarte Mantelsegment mit stegförmigen, geraden Spannvorsprüngen ausgebildet ist. Die Spannausnehmungen können dann (ebenfalls) asymmetrisch ausgebildet sein und lediglich an einem Rand eine Keilfläche und an dem anderen Rand eine gerade Fläche aufweisen.
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Im Übrigen liegt es im Rahmen der Erfindung, dass sämtliche über die Länge eines Mantelsegmentes verteilte Spannvorsprünge identisch dimensioniert sind und im Falle von keilförmigen Spannvorsprüngen z. B. denselben Keilwinkel bzw. dieselbe Steigung aufweisen. Alternativ liegt es jedoch ebenso im Rahmen der Erfindung, dass die mehreren hintereinander angeordneten Spannvorsprünge unterschiedlich dimensioniert sind und z. B. Keilflächen mit unterschiedlicher Steigung aufweisen. Ergänzend besteht die Möglichkeit, dass auch die Keilflächen der Spannausnehmungen der Spannleisten unterschiedlich dimensioniert sind. Durch eine solche unterschiedliche Dimensionierung über die Länge der Spannleiste und/oder über die Länge der Mantelsegmente besteht die Möglichkeit, im Zuge der Verschiebung der Spannleiste eine variable Verspannung über die Länge der Mantelsegmente zu realisieren, so dass z. B. von der Saugseite zur Druckseite hin eine zunehmende Verspannung realisierbar ist oder umgekehrt.
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In einer alternativen Ausführungsform sind die Spannvorsprünge (an den Mantelsegmenten) nicht keilförmig oder stegförmig ausgebildet, sondern als Zapfen und folglich zapfenförmig, wobei bevorzugt runde Zapfen vorgesehen sind. Diese runden Zapfen an den Mantelsegmenten können dann wiederum mit keilförmigen oder zumindest abschnittsweise keilförmigen Spannausnehmungen an den Spannleisten zusammenwirken. Über keilförmige Spannausnehmungen lässt sich folglich auch eine Verspannung mit nicht keilförmigen Spannvorsprüngen realisieren. Die zapfenförmigen und vorzugsweise runden Spannvorsprünge haben den Vorteil, dass Reibungskräfte im Zuge der Verspannung reduziert werden können. Dieser Effekt lässt sich noch dadurch optimieren, dass die zapfenförmigen Spannvorsprünge bzw. Spannzapfen drehbar an den Mantelsegmenten befestigt sind, z. B. kugelgelagert oder gleitgelagert. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die zapfenförmigen Spannvorsprünge mit einem drehbaren Ring versehen sind, so dass der Ring im Zuge der Verspannung um den Zapfen rotieren kann. Stets ist dabei zweckmäßig, wenn diese zapfenförmigen Vorsprünge mit entsprechenden Keilflächen der Verspannung zusammenwirken.
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Die Spannprofile (z. B. Spannleisten) können bevorzugt einstückig ausgebildet sein und z. B. mit einer oder mehreren Spannausnehmungen versehen sein. Alternativ liegt es jedoch ebenso im Rahmen der Erfindung, dass die Spannprofile aus mehreren in Längsrichtung hintereinander angeordneten Profilsegmenten zusammengesetzt sind, die bevorzugt lösbar miteinander verbunden sind. So besteht die Möglichkeit, für jede Spannausnehmung ein separates Profilsegment zur Verfügung zu stellen, so dass über stangenförmige Verbindungen, z. B. Gewindestangen mehrere solche Profilsegmente hintereinander unter Bildung eines Spannprofils miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise lässt sich die Spannleiste variabel zusammenstellen und anpassen.
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Es ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Mantelsegmente mehrere entlang der Längsrichtung verteilte und zueinander beabstandete Spannelemente, z. B. Spannvorsprünge aufweisen und/oder dass die Spannprofile mehrere entlang der Längsrichtung verteilte und zueinander beabstandete (korrespondierende) Gegenelemente, z. B. Spannausnehmungen aufweisen. So ist es zweckmäßig, wenn zumindest drei, vorzugsweise zumindest vier in Längsrichtung verteilte Spannelemente und/oder Gegenelemente vorgesehen sind.
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In einer abgewandelten Ausführungsform besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Spannprofile jeweils lediglich eine einzige Spannausnehmung aufweisen, die sich dann jedoch über einen wesentlichen Teil der Länge des Spannprofils bzw. der Mantelsegmente, z. B. über zumindest 50 % der Länge der Mantelsegmente erstreckt. Die Ausgestaltung einer solchen einzigen Spannausnehmung kann in derselben Weise realisiert sein, wie es im Zusammenhang mit den mehreren Spannausnehmungen beschrieben ist. Es ist dann vorteilhaft, wenn die Mantelsegmente jeweils ebenfalls nur einen einzigen Spannvorsprung für jedes Spannprofil aufweisen, wobei sich diese Spannvorsprünge dann ebenfalls über einen erheblichen Teil der Länge der Mantelsegmente erstrecken, z. B. über zumindest 50 % der Länge der Mantelsegmente. Auch bei einer solchen Ausführungsform mit lediglich einem über die Länge angeordneten Spannvorsprung bzw. einer Spannausnehmung lässt sich die Verspannung optimieren und insbesondere eine gleichmäßige oder auch bewusst ungleichmäßige Verspannung über die Länge realisieren, ohne dass über die Länge eine Vielzahl von Spannvorsprüngen und/oder Spannausnehmungen vorgesehen sein müssen. In der Regel wird man bei einer solchen Ausführungsform mit lediglich einer Spannausnehmung bzw. einem Spannvorsprung Keilflächen mit geringerer Steigung realisieren als bei Ausführungsformen mit einer Vielzahl von Spannausnehmungen bzw. Spannvorsprüngen. Bei einer Ausführungsform mit großer Steigung (z. B. bei mehreren Spannvorsprüngen und/oder Spannausnehmungen) lässt sich bei verhältnismäßig geringem Stellweg in axialer Richtung ein verhältnismäßig großer Zustellweg in tangentialer/radialer Richtung erreichen. Bei Keilflächen mit geringer Steigung (z. B. bei lediglich einer Spannausnehmung und/oder einem Spannvorsprung) lässt sich bei einem verhältnismäßig großen Stellweg in axialer Richtung eine verhältnismäßig kleine Zustellung in radialer/tangentialer Richtung erreichen, so dass sich eine solche Variante für eine besonders feine Zustellung anbietet.
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Es liegt grundsätzlich im Rahmen der Erfindung, dass der Statormantel einstückig längsgeschlitzt ausgebildet ist, so dass er von zwei fest miteinander verbundenen Mantelsegmenten gebildet wird, welche folglich die Hälften eines einteilig aufspreizbaren Mantels bilden. Die beiden Längsenden dieses Statormantels sind unter Zwischenschaltung eines Längsspaltes gegeneinander orientiert und mit einem (einzigen) Spannprofil gegeneinander in tangentialer Richtung verspannbar, so dass der Statormantel insgesamt in radialer Richtung gegen den elastischen Stator bzw. gegen den im Innern angeordneten Rotor gespannt wird. Der (elastische) Stator kann dabei selbst einstückig oder auch mehrteilig ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung jedoch Ausführungsformen, bei denen der Statormantel nicht einstückig längsgeschlitzt, sondern mehrteilig längsgeteilt ausgebildet ist und aus mehreren separaten Mantelsegmenten zusammengesetzt ist, deren Längsenden jeweils paarweise unter Zwischenschaltung eines Längsspaltes gegeneinander orientiert sind und mit jeweils einem Spannprofil gegeneinander in tangentialer Richtung verspannt werden, so dass der Statormantel insgesamt in radialer Richtung gegen den elastischen Stator bzw. gegen den darin angeordneten Rotor gespannt wird. Bei einer solchen Ausführungsform mit „längsgeteiltem“ Statormantel sind folglich über den Umfang mehrere Mantelsegmente verteilt, wobei sich jedes einzelne Mantelsegment zum Beispiel über die gesamte Länge des Statormantels erstreckt.
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Ebenso besteht alternativ die Möglichkeit, einen Statormantel vorzusehen, der über die Länge des Stators zwei oder mehrere Mantelsegmente aufweist, die - bezogen auf die Länge des Stators bzw. Statormantels - hintereinander angeordnet sind, wobei diese entlang der Länge verteilten einzelnen Mantelsegmente durch die erfindungsgemäßen Spannprofile zusammengehalten und gegeneinander gespannt werden. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel ein mehrstufiges Statoraggregat modular aufbauen, so dass auch bei Statoraggregaten mit größerem Durchmesser die einzelnen Mantelsegmente des Statormantels noch einfach bewegt und montiert werden können. Dieses hat insbesondere bei Statoraggregaten mit großem Durchmesser den Vorteil, dass eine manuelle Montage ohne den Einsatz von Kränen, Hebezeugen oder dergleichen möglich ist. Ein solcher Aufbau aus mehreren hintereinander angeordneten Mantelsegmenten wird insbesondere auch deshalb möglich, weil erfindungsgemäß mit den Spannprofilen eine Verspannung des Stators über die Länge und nicht lediglich an den Enden erfolgt. Es versteht sich im Übrigen, dass diese Variante mit über die Länge verteilt mehreren Mantelsegmenten auch mit der Variante kombiniert werden kann, bei der über den Umfang mehrere Mantelsegmente verteilt sind, so dass in einer möglichen Variante einerseits über den Umfang mehrere Mantelsegmente verteilt sind, wobei dann jedoch wiederum jedes dieser einzelnen Mantelsegmente auch über die Länge betrachtet in mehrere Segmente geteilt ist.
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Die Erfindung umfasst insbesondere bei der beschriebenen längsgeschlitzten Variante des Statormantels Ausführungsformen, bei denen der Stator oder Statorteile fest an die Mantelsegmente angeschlossen sind, z. B. in den Statormantel einvulkanisiert sind.
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Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung jedoch Ausführungsformen, bei denen der Stator zerstörungsfrei bzw. beschädigungsfrei lösbar in dem Statormantel angeordnet ist und folglich nicht stoffschlüssig mit dem Statormantel verbunden ist, so dass der Statormantel einerseits und der elastische Stator andererseits als separate Teile austauschbar zur Verfügung stehen.
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Im Übrigen ist es zweckmäßig, wenn der (elastische) Stator außenumfangsseitig mit einer oder mehreren Verdrehsicherungen ausgebildet oder ausgerüstet ist. Eine solche Verdrehsicherung kann z. B. dadurch realisiert werden, dass der Stator außenumfangsseitig mit einem oder mehreren Stegen ausgerüstet ist, die sich entlang der Längsrichtung des Statormantels erstrecken. Solche Stege können einstückig an den Stator angeformt, z. B. anvulkanisiert sein und z. B. in die Zwischenräume bzw. Längsspalte zwischen den Mantelsegmenten eingreifen, so dass die Längsstege gleichsam zwischen zwei benachbarten Mantelsegmenten festgeklemmt werden und insoweit eine Verdrehsicherung bilden.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Verdrehsicherung in anderer Weise zu realisieren, z. B. indem die Außenumfangsfläche des elastischen Stators Einformungen oder Ausformungen aufweist, die in korrespondierende Einformungen oder Ausformungen an der Innenseite des Statormantels eingreifen. Alternativ oder ergänzend besteht auch die Möglichkeit, den Stator außenumfangsseitig und/oder den Statormantel innenumfangsseitig polygonförmig auszugestalten, um insoweit eine Verdrehsicherung zu realisieren.
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Das erfindungsgemäße Statoraggregat lässt sich in grundsätzlich bekannter Weise für Statoren realisieren, die über die Länge einstückig ausgebildet sind. Optional besteht aber auch die Möglichkeit, innerhalb des Statormantels zwei oder mehr elastische Statoren hintereinander anzuordnen.
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Die erfindungsgemäße Statoranordnung zeichnet sich unter anderem durch einen einfachen und leichten Aufbau des Statormantels aus, denn die Mantelsegmente können verhältnismäßig leicht und schlank mit wenig Materialeinsatz hergestellt werden, da die Zustellung nicht nur über die endseitigen Flansche, sondern über die Länge verteilt in die Segmente eingebracht wird. Darüber hinaus wird insbesondere eine symmetrische und damit optimierte Zustellung über die gesamte Länge des Stators ermöglicht. Eine Exzenterschneckenpumpe mit dem erfindungsgemäßen Statoraggregat lässt sich bei hohen Drücken betreiben.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Statoraggregat der eingangs beschriebenen Art, wobei das Statoraggregat den elastischen Stator und den Statormantel sowie die Spannprofile umfasst, die auch als Bestandteil des Statormantels betrachtet werden können. Ferner ist Gegenstand einer solchen Exzenterschneckenpumpe ein Rotor, der in dem Stator drehbar ist. Grundsätzlich kann eine solche Exzenterschneckenpumpe darüber hinaus einen Antrieb, eine Kuppelstange, ein Pumpengehäuse (z. B. Sauggehäuse) und/oder ein Anschlussgehäuse (z. B. einen Anschlussstutzen) aufweisen. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Exzenterschneckenpumpe ist aus dem Stand der Technik bekannt und darauf kann im Rahmen der Erfindung zurückgegriffen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe in einer vereinfachten Seitenansicht,
- 2 ausschnittsweise einen vereinfachten Vertikalschnitt durch die Pumpe nach 1,
- 3a Mantelsegmente einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 3b ein Spannprofil für die Mantelsegmente nach 3a,
- 3c den Statormantel nach 3a mit den Spannprofilen nach 3b in montiertem Zustand.
- 4a eine abgewandelte Ausführungsform der 3a bis 3c, bis 4c
- 5a eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bis 5c
- 6a eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bis 6c
- 7a bis 7c eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
- 8a, 8b eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 und 2 ist eine Exzenterschneckenpumpe dargestellt, welche in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Stator 1 aus einem elastischen Material und einen in dem Stator 1 drehbaren Rotor 2 aufweist, wobei der Stator zumindest bereichsweise von einem Statormantel 3 umgeben ist. Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse 4 auf, das im Ausführungsbeispiel als Sauggehäuse ausgebildet ist, sowie ein Anschlussgehäuse 5, das auch als Druckstutzen bezeichnet wird. Ferner weist die Pumpe einen Antrieb 6 auf, welcher über eine Verbindungswelle bzw. Antriebswelle 7 und eine Kuppelstange 8 an den Rotor 2 angeschlossen ist. Die Kuppelstange ist dabei im Ausführungsbeispiel über Gelenke 9 einerseits an den Rotor 2 und andererseits an die Verbindungswelle 7 angeschlossen, wobei diese Gelenke 9 so ausgebildet sind, dass sie die exzentrische Bewegung des Rotors bzw. des Anschlussendes des Rotors ermöglichen. Das Sauggehäuse 4 weist einen Anschlussflansch 10 auf und das Anschlussgehäuse 5 weist einen Anschlussflansch 11 auf, wobei der Stator 1 zwischen diesen Anschlussflanschen 10, 11 angeordnet und in axialer Richtung fixiert ist. Diese Anschlussflansche 10, 11 können integraler Bestandteil des jeweiligen Gehäuses 4, 5 sein oder auch von separaten Adapterstücken gebildet werden.
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Der Stator 1 ist bevorzugt als längsgeteilter Stator ausgebildet und dazu besteht er aus zwei lediglich angedeuteten Statorhalbschalen 1a, 1b. Längsgeteilt meint, entlang der Statorlängsachse bzw. parallel zu dieser.
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Der Statormantel 3 ist ebenfalls als längsgeteilter Mantel ausgebildet und er weist mehrere Mantelsegmente 12 auf, welche als Spannsegmente dienen und eine Statorspannvorrichtung bilden, das heißt über diese Mantelsegmente 12 lässt sich der elastische Stator 1 gegen den Rotor zustellen und folglich in radialer Richtung verspannen. Die Verspannung bzw. Zustellung des Statormantels 3 erfolgt im Rahmen der Erfindung jedoch nicht wie beim Stand der Technik über die endseitigen Befestigungsflansche der Mantelsegmente, sondern mit Hilfe von (separaten) Spannprofilen 13, die als Spannleisten ausgebildet sind. Dazu wird beispielhaft auf eine vergleichende Betrachtung der 3a bis 3c verwiesen, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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3a zeigt die Mantelsegmente 12 des Statormantels 3. Der Statormantel 3 kann dabei aus zwei oder mehr solcher Mantelsegmente 12 zusammengesetzt sein, die über den Umfang verteilt sind. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind vier Mantelsegmente 12 vorgesehen. Dabei ist in 3a erkennbar, dass die Mantelsegmente 12 auf bzw. an ihren Außenseiten jeweils mehrere Spannelemente 14 aufweisen, die zwischen den Stirnenden der Mantelsegmente angeordnet sind. Bei diesen Spannelementen 14 kann es sich z. B. um als von der Segmentoberfläche vorkragende Spannvorsprünge 14 handeln. Diese können z. B. einstückig an die Mantelsegmente 12 angeformt bzw. einstückig mit diesen ausgebildet sein. In dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel nach 3a sind diese Spannvorsprünge 14 mit Keilflächen 15 versehen, das heißt die Spannvorsprünge 14 selbst sind keilförmig ausgebildet.
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3b zeigt nun ein Spannprofil 13 in dem Ausführungsbeispiel als Spannleiste, welches der Verspannung und damit Zustellung der in 3a dargestellten Mantelsegmente 12 dient. Dazu weist das Spannprofil 13 mehrere Gegenelemente 16 auf, die im Ausführungsbeispiel als Spannausnehmungen 16 bzw. Durchbrechungen 16 ausgebildet sind. Diese Spannausnehmungen 16 sind wiederum ebenfalls mit Keilflächen 17 ausgerüstet, so dass auch die Spannausnehmungen 16 keilförmig ausgebildet sind.
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Mit Hilfe des in 3b dargestellten Spannprofils 13 lassen sich die in 3a dargestellten Mantelsegmente 12 miteinander verspannen. Dazu wird auf 3c verwiesen, denn dort ist erkennbar, dass die Spannprofile 13 bzw. deren Spannausnehmungen 16 derart mit den Spannvorsprüngen 14 an den Mantelsegmenten 12 zusammenwirken, dass die Mantelsegmente 12 im Zuge einer Längsverschiebung entlang der Längsrichtung L des Spannprofils 13 in radialer Richtung zugestellt und folglich gespannt werden. Denn im Zuge der Verschiebung des Spannprofils 13 (relativ zu den Mantelsegmenten), entlang der Längsrichtung L wirken die Keilflächen 17 der Spannausnehmungen 16 mit den Keilflächen 15 der Spannvorsprünge 14 zusammen, so dass die Mantelsegmente 12 im Bereich ihrer Längsenden 18 zusammengezogen und folglich in tangentialer Richtung verspannt werden, so dass sich der Längsspalt 19 zwischen den Längsenden 18 der Mantelsegmente 12 verkleinert. Im Bereich dieser Längsenden 18 bzw. des Längsspaltes 19 erfolgt folglich im Zuge der Längsverschiebung des Spannprofils 13 eine tangentiale Zustellung, die jedoch bezogen auf den gesamten Umfang des Statormantels zu einer Zustellung bzw. Verspannung in radialer Richtung führt.
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Dabei ist in den 3a bis 3c erkennbar, dass bei dieser Ausführungsform über die Länge des Statormantels 3 verteilt eine Vielzahl von Spannvorsprüngen 14 einerseits und Spannausnehmungen 16 andererseits vorgesehen sind, so dass eine symmetrische Zustellung über die gesamte Länge des Stators realisiert wird. Die Mantelsegmente 12 einerseits und das Spannprofil 13 sind mit gegenläufigen Keilen versehen, so dass durch Verschieben des Spannprofils gegen die Mantelsegmente diese gegeneinander gepresst und so die Klemmung verstellt wird.
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Die 3a bis 3c zeigen dabei eine Ausführungsform, bei der die Spannausnehmungen 16 symmetrisch mit beidseitigen Keilflächen 17 ausgebildet sind, so dass sämtliche Spannvorsprünge 14 (beidseitig) keilförmig ausgebildet sind. Demgegenüber zeigen die 4a bis 4c eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Spannausnehmungen 16 asymmetrisch mit lediglich jeweils einer einzigen Keilfläche 17 ausgebildet sind. Die Spannausnehmungen 16 sind folglich lediglich einseitig keilförmig ausgebildet. Dementsprechend sind bei zwei nebeneinander angeordneten Mantelsegmenten 12 lediglich die Spannvorsprünge 14 eines Mantelsegmentes keilförmig ausgebildet und die Spannvorsprünge 14 des benachbarten Mantelsegmentes 12 sind nicht keilförmig, z. B. stegförmig gerade ausgebildet.
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Die Ausführungsform nach den 5a bis 5c entspricht hinsichtlich der Ausgestaltung der Spannausnehmungen und der Spannvorsprünge der Ausführungsform nach den 3a bis 3c. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor diskutierten Ausführungsformen jedoch dadurch, dass die Spannprofile 13 nicht jeweils einstückig ausgebildet sind, sondern aus mehreren (lösbar) miteinander verbundenen und in Längsrichtung hintereinander angeordneten Profilsegmenten 13a zusammengesetzt sind, wobei die Profilsegmente 13a jeweils mit Verbindungselementen 13b miteinander verbunden sein können, z. B. mit Gewindestangen oder dergleichen.
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Die 6a bis 6c zeigen eine alternative Ausführungsform, in welcher die über die Länge verteilten Spannvorsprünge 14 und/oder die Spannausnehmungen 16 nicht identisch dimensioniert sind, sondern unterschiedlich dimensioniert sind. Dabei ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Spannausnehmungen 16 und/oder die Spannvorsprünge 14 unterschiedliche Steigungen der Keilflächen 15, 17 aufweisen. Damit lässt sich die Zustellung über die Länge des Stators variabel ausgestalten.
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In den 7a bis 7c ist eine weitere Abwandlung der Erfindung dargestellt, bei der zwar die Spannausnehmungen 16 jeweils eine oder mehrere Keilflächen aufweisen, z. B. keilförmig ausgestaltet sind. Die Spannvorsprünge 14 selbst sind jedoch nicht keilförmig ausgebildet, sondern zapfenförmig als Spannzapfen ausgebildet, die rund ausgebildet sind und gegebenenfalls drehbar an den Mantelsegmenten befestigt sind. Auf diese Weise lassen sich die Reibungskräfte im Zuge der Zustellbewegung reduzieren.
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Die in den dargestellten Figuren beschriebenen Varianten lassen sich im Übrigen auch miteinander kombinieren. So besteht z. B. auch bei der Ausführungsform nach 4a bis 4c die Möglichkeit über die Länge verteilt unterschiedliche Steigungen zu realisieren, so wie es in 6a bis 6c dargestellt ist. Außerdem besteht bei den in den 3a bis 3c und 4a bis 4c sowie 6a bis 6c und 7a bis 7c dargestellten Ausführungsform die Möglichkeit, diese mehrteilig analog zu der Ausführungsform nach 5a bis 5c auszuführen.
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Die 8a und 8b zeigen im Übrigen eine abgewandelte Ausführungsform, bei der jede Spannleiste 13 lediglich eine einzige Spannausnehmung 16 aufweist, die wiederum zumindest einseitig, bevorzugt beidseitig keilförmig ausgebildet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind auch die Spannvorsprünge 14 keilförmig ausgebildet, wobei auch hier über die Länge verteilt lediglich ein einziger Spannvorsprung vorgesehen ist. Auch bei dieser Ausführungsform lässt sich über die Länge eine einwandfreie Zustellung realisieren.
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Im Übrigen ist in den Figuren dargestellt, dass an den Statormantel bzw. an die Mantelsegmente 12 jeweils ein oder mehrere Stellelemente 20 angeschlossen sind, mit denen die Spannprofile 13 entlang der Längsrichtung L verschiebbar sind, um die gewünschte Zustellung zu realisieren. Bei den Verstellelementen 20 kann es sich um Stellschrauben, Gewindestangen oder dergleichen handeln. Diese Verstellelemente 20 durchgreifen bevorzugt Ausnehmungen in den endseitigen Befestigungsflanschen 21 der Mantelsegmente 12. Diese Durchbrechungen 22 können z. B. mit einem Innengewinde ausgerüstet sein, so dass sich Stellschrauben 20 in die Gewindebohrungen in den Befestigungsflanschen 21 einschrauben lassen, wobei die Stellschrauben 20 dann mit ihren stirnseitigen Enden gegen die stirnseitigen Enden der Spannprofile 13 arbeiten. Diese Ausführungsformen sind in den Figuren dargestellt. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Verstellelemente 20, z. B. Stellschrauben oder Gewindestangen in endseitige Gewindebohrungen bzw. Sacklochbohrungen in den Spannprofilen eingreifen, wobei dann bevorzugt in den Befestigungsflanschen langlochartige Durchbrechungen vorgesehen sind, um eine Verschiebung der Verstellelemente in tangentialer bzw. radialer Richtung im Zuge der Zustellbewegung zu ermöglichen. Bei dieser Variante ist es zum Beispiel möglich, dass sich die Stellelemente (zum Beispiel Schrauben) über entsprechende Vorsprünge oder dergleichen (zum Beispiel über die Schraubenköpfe) an den Befestigungsflanschen abstützen, so dass im Zuge des Einschraubens in die Gewindebohrung eine Stellbewegung realisiert wird. Im Übrigen besteht alternativ auch die Möglichkeit, die Stellelemente an den Anschlussflanschen 10, 11 der Gehäuse 4, 5 anzuordnen bzw. abzustützen. Dieses ist in den Figuren nicht dargestellt.
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Die Figuren zeigen Ausführungsformen, bei welcher der Statormantel 3 aus mehreren separaten Mantelsegmenten 12 besteht und auch der Stator 1 selbst besteht vorzugsweise aus mehreren Statorteilschalen 1a, 1b. Das erfindungsgemäße Prinzip mit der in 3 dargestellten Klemmleiste 13 lässt sich jedoch auch bei einem einstückigen, längsgeschlitzten Statormantel realisieren. Im Übrigen besteht optional auch die Möglichkeit, dass der Statormantel 3 aus mehreren Mantelsegmenten besteht, die entlang der Länge des Statormantels hintereinander angeordnet sind und die bevorzugt mit den erfindungsgemäßen Spannprofilen miteinander verspannt werden. So besteht insbesondere auch die Möglichkeit, dass bei den in den Figuren dargestellten Statormantel 3, der aus mehreren separaten Mantelsegmenten 12 besteht, jedes einzelne dieser Mantelsegmente 12 wiederum über die Länge betrachtet aus zwei oder auch mehr einzelnen Mantelsegmenten bzw. Segmentabschnitten besteht, wobei diese dann insgesamt mithilfe der Spannprofile zusammengehalten und gegeneinander verspannt werden. Eine solche Ausführungsform ist in den Figuren nicht dargestellt.
