DE102021130260A1 - Stator für Exenterschneckenmaschine sowie Herstellungsverfahren für diesen - Google Patents

Stator für Exenterschneckenmaschine sowie Herstellungsverfahren für diesen Download PDF

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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1073Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member is stationary while the other member rotates and orbits
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Abstract

Ein Stator (10) für eine Exzenterschneckenmaschine weist ein nicht profiliertes äußeres Rohr (21) und ein inneres Profilrohr (25) auf, das vollständig in eine Auskleidung (36) eingebettet ist. Die Auskleidung (36) umgrenzt einen inneren Kanal (12) und weist eine im Wesentlichen gleichmäßige, das heißt konstante oder nur gering variierende Wandstärke auf. Die Auskleidung (36) füllt auch einen zwischen den Profilrohr (25) und dem Rohr (21) gebildeten Zwischenraum (37). Die Auskleidung (36) besteht vorzugsweise aus einem elastischen, jedoch inkompressiblen Material. Das Profilrohr (25) weist insbesondere im Bereich seiner radial am weitesten außenliegenden Abschnitte eine oder mehrere Öffnungen auf, die eine stoffliche Verbindung zwischen dem innenliegenden Teil der Auskleidung (36) und der in dem Zwischenraum (37) befindlichen Teil der Auskleidung (36) herstellt. Die Öffnungen (29, 30, 32, 33) erleichtern die Fertigung und erhöhen die Fertigungsqualität.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Exzenterschneckenmaschine, wie beispielsweise einen Exzenterschneckenmotor oder eine Exzenterschneckenpumpe. Weiter betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen solchen Stator. Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine mit einem solchen Stator ausgerüstete Exzenterschneckenmaschine.
  • Exzenterschneckenmaschinen werden beispielsweise als Bohrmotoren am Kopf von Bohrgestängen als Antrieb für einen Gesteinsbohrer oder auch als Pumpe beispielsweise Mörtelpumpe oder zu anderweitigen Zwecken genutzt. Typischerweise weist die Exzenterschneckenmaschine einen zumindest innen profilieren Stator auf, dessen Profil ein mehrgängiges Gewinde mit großer Steigung festlegt. In dem Stator ist ein Rotor angeordnet, der ebenfalls mit einem Gewindeprofil versehen ist, wobei dieses typischerweise einen Gang weniger aufweist als das Gewinde des Stators.
  • Der grundsätzliche Aufbau einer Exzenterschneckenmaschine kann der US 7 192 260 B2 entnommen werden. Diese Druckschrift beschreibt einen Stator, bestehend aus einem zylindrischen Rohr, das innen eine Elastomerauskleidung aufweist. Die Elastomerauskleidung schmiegt sich an die zylindrische Innenseite des Rohrs an und weist innen das Profil des oben genannten mehrgängigen Gewindes auf. Weiter schlägt diese Druckschrift vor, das mehrgängige Gewindeprofil nicht nur in der Elastomerauskleidung, sondern zusätzlich in dem außen zylindrischen Rohr auszubilden, so dass die Elastomerauskleidung dann eine konstante Dicke aufweist. Zur Innenprofilierung des Rohrs wird eine elektrochemische Bearbeitung vorgeschlagen.
  • Die US 6 881 045 B2 offenbart einen Stator mit einem zylindrischen äußeren Rohr in dem ein gegossener Einsatz angeordnet ist, der das Gewindeprofil bildet. Der Einsatz ist wiederum mit einer Gummiauskleidung versehen, die eine einheitliche Wandstärke aufweist.
  • Weiter offenbaren die US 5 759 019 und die US 6 183 226 B1 jeweils eine Exzenterschneckenmaschine mit einem zylindrischen Außenrohr, in dem ein profiliertes Rohr aus faserverstärktem Kunststoff angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen dem Profilrohr und dem zylindrischen Außenrohr ist mit einem Verbundwerkstoff gefüllt, der das Profilrohr außen abstützt. Innen ist das Profilrohr mit Gummi ausgekleidet.
  • Die US 800 72 59 B2 offenbart eine Exzenterschneckenpumpe, deren Statorrohr aus verschiedenen Segmenten besteht. Diese weisen einen polygonalen Querschnitt auf und sind innen mit einem elastischen Werkstoff ausgekleidet.
  • Die US 6 604 921 B1 offenbart einen Stator für eine Exzenterschneckenmaschine, der ein außen zylindrisches und innen profiliertes Rohr aufweist, das innen mit einer Auskleidung versehen ist. Diese weist eine wechselnde Dicke auf.
  • Die US 8 944 789 B2 beschreibt einen Stator einer Exzenterschneckenmaschine mit einem zylindrischen äußeren Rohr und einer Elastomerauskleidung. Die Elastomerauskleidung ist mit einer Faserverstärkung versehen, die beispielweise aus Nanotubes, Metallfasern, Keramik oder Polymer bestehen.
  • Die US 10 113 426 B2 beschreibt eine Exzenterschneckenmaschine mit einem profilierten innen und außen mit Gummi umkleidetem Rohr, das durch entsprechende profilierte Elemente zur Stabilisierung an äußeren Spannstangen radial abgestützt ist.
  • Die EP 1 738 078 B1 offenbart einen segmentweise aufgebauten Stator einer Exzenterschneckenpumpe. Ein Statorsegment weist jeweils ein profiliertes äußeres Rohr mit geschlossener Wandung, darin ein profiliertes grob perforiertes Rohr und in diesem radial weiter innen ein weiteres feiner perforiertes profiliertes Rohr auf. Die innen vorgesehene Gummiauskleidung durchsetzt die Öffnung der beiden perforierten Rohre.
  • Es zeigt sich, dass zum Erreichen hoher Arbeitsdrücke bei Exzenterschneckenmaschinen eine große Gleichmä-ßigkeit der Elastomerauskleidung erforderlich ist. Außerdem zeigen Exzenterschneckenmaschinen, insbesondere wenn sie mit abrasiven Medien betrieben werden, einen erheblichen Verschleiß der zur Notwendigkeit der Wiederaufarbeitung solcher Maschinen führt. Dies stellt einen erheblichen technischen Aufwand dar, den es zu reduzieren gilt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Stator für eine Exzenterschneckenmaschine, eine verbesserte Exzenterschneckenmaschine zu schaffen und ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stators anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden mit dem Stator nach Anspruch 1, mit einer Exzenterschneckenmaschine nach Anspruch 13 und einem Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst:
  • Der erfindungsgemäße Stator weist ein äußeres Rohr auf, das einen Durchgangskanal begrenzt. Das äußere Rohr ist vorzugsweise innen und außen wenigstens insoweit glatt (d.h. unprofiliert) ausgebildet, als es dem Innenprofil des Stators nicht folgt. Beispielsweise kann das äußere Rohr außen eine zylindrische Mantelfläche aufweisen. Diese zylindrische Mantelfläche kann einzelne Vorsprünge oder Ausnehmungen und Öffnungen aufweisen oder, wie es bevorzugt wird, vollkommen geschlossen ausgebildet sein. Auch kann das äußere Rohr eine zylindrische Innenfläche aufweisen. Die Innenfläche kann glatt oder strukturiert sein - etwaige Strukturen folgen aber nicht dem Profil. Insoweit ist das äußere Rohr innen und außen unprofiliert.
  • Das äußere Rohr weist vorzugsweise eine unterbrechungsfreie Wandung auf. Die Wandung hat vorzugsweise eine gleichmäßige, einheitliche Dicke. Der Durchgangskanal des äußeren Rohrs ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, so dass das zum Stator gehörige Profilrohr bei der Herstellung einfach in das äußere Rohr eingeschoben werden kann. Dazu weist das Profilrohr vorzugsweise einen größten Außendurchmesser auf, der etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Durchgangskanals des äußeren Rohrs. Das Profilrohr passt mit Spiel in das äußere Rohr.
  • Das Profilrohr weist vorzugsweise eine Wandstärke auf, die geringer ist als die Wandstärke des äußeren Rohrs. Das Profilrohr ist vorzugsweise in Umfangsrichtung gewellt. Die Wellen folgen jeweils Schraubenlinien, so dass das Profilrohr ein mehrgängiges Gewinde großer Steigung aufweist. Das Profilrohr ist dabei so gewellt, dass es dem äußeren Rohr nahe Wellentäler und von dem äußeren Rohr radial nach innen beanstandete Wellenberge aufweist. Das Profilrohr weist außerdem eine oder mehrere Öffnungen auf, die seine Wandung durchsetzen und somit die Innenseite und die Außenseite des Profilrohrs miteinander verbinden. Die Öffnungen können eine runde oder von der Kreisform abweichende Form aufweisen. Erfindungsgemäß sind diese Öffnungen ausnahmslos außerhalb der Wellenberge des Profilrohrs angeordnet. Mit anderen Worten, die Öffnungen beschränken sich auf die Wellentäler, während die Wellenberge frei von solchen Öffnungen sind. Insbesondere sind die Öffnungen vorzugsweise in Bereichen nahe dem Außenrohr angeordnet. Die Grenze zwischen einem Wellenberg und einem Wellental liegt bei einem Radius, der die Mitte zwischen dem Radius eines Wellenbergs und eines Wellentals ist (d.h. der Radius der Grenze ist die Hälfte der Summe aus dem Radius des Wellenbergs und dem Radius des Wellentals).
  • Die Öffnungen ermöglichen einen Übertritt fließfähigen Materials zur Herstellung der elastischen Auskleidung bei der Herstellung des Stators. Damit werden sowohl eine lückenlose oder zumindest weitgehend lückenlose Erzeugung der inneren Auskleidung des Profilrohrs und/oder eine lückenlose oder zumindest weitgehend lückenlose Füllung des Zwischenraums zwischen dem Profilrohr und dem äußeren Rohr ermöglicht. Beispielsweise können in der inneren Auskleidung gezielt Lücken erzeugt werden, die Einfluss auf das zu fördernde oder das antreibende Medium haben, z.B. Misch- oder Entmischvorgänge. Lücken in der Füllung zwischen Profilrohr und Außenrohr können gezielt zur Beeinflussung der seitlichen Biegsamkeit des Stators oder anderen Zwecken dienen.
  • Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Statoren lassen sich sehr dünne Auskleidungen erzeugen. Dadurch kann in Betrieb einer Exzenterschneckenmaschine bei geringem Verschleiß der erfindungsgemäßen Statoren ein hoher Arbeitsdruck erzeugt oder genutzt werden. Die Öffnungen liegen in demjenigen Bereich des Statorprofils, in dem der Rotor an der Auskleidung eine Wälzbewegung ausführt. Bereiche der Auskleidung, in denen der Rotor an der Auskleidung des Stators eine Gleitbewegung ausführt, sind gleichmäßig unterstützt weil das Profilrohr dort, nämlich an den Wellenbergen, keine Öffnungen aufweist.
  • Das Profilrohr kann mehrere in Axialrichtung und/oder in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Öffnungen aufweisen. Diese Öffnungen sind vorzugsweise ausnahmslos in der Nähe der Scheitellinien der Wellentäler des Profilrohrs angeordnet. Die Scheitellinien sind Linien, bei denen das Profilrohr das äußere Rohr berührt oder zu diesem am nächsten steht. Außerdem sind die Scheitellinien die Linien entlang derer das Profilrohr seinen maximalen Radius aufweist.
  • Die Öffnungen können zu der Scheitellinie prinzipiell symmetrisch angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich und bevorzugt, die Öffnungen zu der jeweiligen Scheitellinie asymmetrisch anzuordnen. Dies erleichtert den Materialübertritt aus dem zwischen dem Profilrohr und dem zylindrischen Rohr eingeschlossenen Zwischenraum in den Bereich der inneren Auskleidung während der Herstellung des Stators. Auch Gegenrichtung ist im Bedarfsfalle der Materialfluss erleichtert.
  • Vorzugsweise ist das Profilrohr an wenigstens einer Stelle mit dem äußeren zylindrischen Rohr verschweißt. Die Schweißverbindung kann insbesondere während der Erzeugung der elastischen Ausleidung von Vorteil sein, um das Profilrohr in Axialrichtung und/oder in Umfangsrichtung unbeweglich in dem Rohr zu sichern. Die Schweißverbindung beschränkt sich dabei vorzugsweise auf eine oder wenige Stellen. Es genügt, wenn sie der temporären Belastung bei der Herstellung des Stators standhält. Im späteren Betrieb hat sie für die Sicherung des Profilrohrs in dem Rohr keine Bedeutung. Die Verbindung zwischen dem Profilrohr und dem äu-ßeren Rohr wird vorzugsweise ausschließlich von dem elastischen Material erbracht. Sollte die Schweißverbindung aufgrund der unterschiedlichen Wandstärken des Profilrohrs und des Rohrs und/oder aufgrund unterschiedlicher verwendeter Stahllegierungen brechen oder reißen, hat dies auf die Funktion des Stators typischerweise keinen Einfluss. Es ist auch möglich, die Schweißverbindung wegzulassen.
  • Weitere Einzelheiten vorteilafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus Ansprüchen, sowie aus der Zeichnungen und/oder der Beschreibung. Es zeigen:
    • 1 den erfindungsgemäßen Stator in prinzipieller ausschnittsweiser und perspektivischer Ansicht,
    • 2 eine Exzenterschneckenmaschine mit dem Stator nach 1, geschnitten entlang der Linie II-II in 1,
    • 3 den Stator nach 1 und 2 in längs geschnittener Darstellung,
    • 4 den Stator nach 2, geschnitten an einer axial von dem Schnitt nach 2 beabstandeten Stelle,
    • 5 den Stator nach 3, in ausschnittsweiser Darstellung, und
    • 6 einen Wandabschnitt des Profilrohrs.
  • In 1 ist ein Stator 10 einer Exzenterschneckenmaschine 9 veranschaulicht, deren Querschnitt in 2 dargestellt ist. In dem Stator 10 ist ein Rotor 11 angeordnet, der in dem Stator 10 eine Dreh- und Orbitalbewegung ausführt.
  • Der Rotor 11 erstreckt sich durch einen von dem Stator 10 umgrenzten Durchgangskanal 12 und ist an mindestens einem Ende mit einem Drehantrieb verbunden, der in den Figuren nicht weiter dargestellt ist. Der Rotor 11 weist mehrere sich entlang einer Schraubenlinie mit großer Steigung erstreckende radial nach außen vorstehende leistenartige Vorsprünge 13, 14, 15 auf, so dass der Querschnitt des Rotors einem Zahnrad ähnelt. Die Anzahl der Vorsprünge 13, 14, 15 ist zu dem Stator 10 passend gewählt.
  • Der Stator 10 weist eine in Umfangsrichtung gewellte Innenkontur auf, so dass der Radius des Durchgangskanals 12 entlang des Umfangs abwechselnd zu und abnimmt. Damit legt die Innenkontur des Stators 10 radial nach innen vorstehende Wellenberge 16, 17, 18 und dazwischen angeordnete Wellentäler 20, 21 fest. Der Querschnitt des Stators 10 ähnelt dem eines innenverzahnten Zahnrades, dessen Zähnezahl größer ist als die Anzahl der Zähne des Rotors. Die Wellenberge 16, 17, 18 bilden nach innen vorstehende Erhebungen, die sich als Schraubenlinie mit großer Steigung entlang des Durchgangskanals 12 erstrecken. Die Anzahl der Wellenberge 16 bis 18 ist vorzugsweise um Eins größer als die Anzahl der Vorsprünge 13 bis 15. Die Konturen des Rotors 12 und des Stators 10 sind dabei so aneinander angepasst, dass die Vorsprünge 13, 14, 15 in die entsprechenden Täler 19, 20 passen, während die gegenüberliegenden Vorsprünge des Rotors über die Wellenberge des Stators gleiten.
  • Der Aufbau des Stators 10 geht insbesondere aus den 3, 4 und 5 hervor. Wie ersichtlich umfasst der Stator 10 ein äußeres Rohr 21, das an seinen beiden Enden mit Anschlussmitteln für Kopfstücke, Antriebe oder dergleichen versehen ist. Das Anschlussmittel wird im vorliegenden beispielhaften Fall durch konische Gewinde 22, 23 gebildet. Andere Anschlussmittel können Verwendung finden. Das Rohr 21 ist vorzugsweise ein glattes Rohr, das eine innen zylindrische Wandung aufweist. Außen ist das Rohr 21 ebenfalls vorzugsweise glatt, es kann jedoch bedarfsweise auch mit einer Strukturierung, beispielsweise längs oder in Umfangrichtung verlaufenden Rippen, versehen sein, falls dies gewünscht ist.
  • Konzentrisch zu dem Rohr 21 und somit zu seiner Mittelachse 24 ist ein Profilrohr 25 angeordnet, das eine der gewünschten inneren Profilierung des Rotors 10 entsprechende Form aufweist. Das Profilrohr 25 weist vorzugsweise eine Wandstärke auf, die geringer ist, als die in Radialrichtung zu messende Wandstärke des Rohrs 21. Sowohl das Rohr 21, als auch das Profilrohr 25 sind aus Metall, vorzugsweise Stahl ausgebildet. Vorzugsweise besteht das Profilrohr 25 aus einem Stahl höherer Duktilität während das Rohr 21 aus einem Stahl mit niedriger Duktilität besteht. Beispielsweise besteht das Rohr 21 aus einem Chromstahl während das Profilrohr 25 aus einem niedrig legierten Stahl bestehen kann, der üblicherweise als „Baustahl“ bezeichnet wird.
  • Das Profilrohr 25 weist eine dem Rohr 21 zugewandte Außenseite 26 und eine dem Durchgangskanal 12 zugewandte Innenseite 27 auf. Die Außenseite 26 und die Innenseite 27 sind, abgesehen von der Profilierung, glatt. Die Außenseite 26 kann an einer oder an mehreren Stellen die Innenumfangsfläche 28 des Rohrs 21 berühren.
  • Das Profilrohr 25 weist vorzugsweise im Bereich der Wellentäler 19 und/oder 20 Öffnungen 29, 30, 32, 33 (siehe 4) auf, die gewissermaßen Löcher in der Wandung des Profilrohrs 25 bilden.
  • 6 veranschaulicht einen Ausschnitt aus dem Profilrohr 25 mit der Öffnung 29. Die Öffnung 29 ist vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft zu einer Scheitellinie 31 angeordnet, die den radial am weitesten außen liegenden Bereich der Außenseite 26 markiert. Die Öffnung 29 kann auch die Scheitellinie 31 durchqueren, wobei sie jedoch zumindest vorzugsweise zu der Scheitellinie 31 asymmetrisch angeordnet ist. Die im Bereich der Scheitellinien 31 angeordneten Öffnungen sind vorzugsweise die einzigen Öffnungen, die die Wandung des Profilrohrs 25 durchsetzen und somit eine Verbindung zwischen der Außenseite 26 und der Innenseite 27 herstellen. Insbesondere ist das Profilrohr 25 im Bereich der Wellenberge 16, 17, 18 durchgängig geschlossen.
  • Die Anzahl der Öffnungen 29 ist in Umfangsrichtung gezählt vorzugsweise geringer als die Anzahl der Wellentäler 19, 20. Wenn das Profilrohr 25 beispielsweise ein achtgängiges Gewinde festlegt, sind in Umfangsrichtung gezählt vorzugsweise lediglich vier Öffnungen 29, 30, 32, 33 vorgesehen (siehe 4). Allgemein kann das Profilrohr 25 beispielsweise an jedem zweiten Wellental mit einer solchen Öffnung versehen sein. Diese Öffnungen, im Beispiel nach 4 die Öffnungen 29, 30, 32, 33, bilden eine Gruppe von Öffnungen an gleicher oder ähnlicher Axialposition. Die Öffnungen 29, 30, 32, 33 können auch in Axialabständen angeordnet sein. Die Axialabstände können z.B. so groß sein, dass sie der Gewindesteigung des Profilrohrs 25 entsprechen.
  • Es können in axialem Abstand zu dieser Gruppe weitere solche Gruppen von Öffnungen vorgesehen sein, so dass an einem längeren Stator 10 beispielsweise drei solcher Gruppen, eine Gruppe etwa mittig und die anderen beiden Gruppen jeweils auf halbem Wege bis zum Rohrende, angeordnet sind.
  • Das Profilrohr 25 kann lokal mit dem Rohr 21 verbunden sein, beispielsweise durch eine Schweißverbindung 34, mittels derer das Profilrohr 25 wenigstens so lange axial gegen Verschiebung sowie auch gegen Verdrehung in dem Rohr 21 gesichert ist, wie noch keine weitere Befestigung gegeben ist. Die Schweißverbindung kann beispielsweise ein lokaler Schweißpunkt oder eine kurze Naht sein. Weitere Schweißpunkte oder Schweißnähte 35 können an anderer Stelle vorgesehen sein. Zur Ausbildung solcher Schweißverbindungen kann das Rohr 21 oder auch das Profilrohr 25 mit einer Öffnung versehen sein, die beim Schweißen durch die Schweißnaht ganz oder teilweise verschlossen wird.
  • Der Stator 10 weist eine elastische Auskleidung 36 auf, die die Innenseite 27 des Profilrohrs 25 vorzugsweise vollständig bedeckt. Die Auskleidung 36 bildet eine elastische Schicht und kann eine vollkommen einheitliche Dicke aufweisen oder auch, wie es aus 3 hervorgeht, eine gewisse Dickenvariation haben. Insbesondere kann die Auskleidung 36 in Radialrichtung, gemessen im Bereich der Wellenberge 16, 17, eine etwas größere Dicke und im Bereich der Wellentäler 19, 20 eine etwas geringere Dicke aufweisen.
  • Die Auskleidung 16 füllt den zwischen dem Rohr 21 und dem Profilrohr 25 angeschlossenen Zwischenraum 37 und erstreckt sich außerdem über die beiden stirnseitigen Enden 38, 39 des Profilrohrs 25 hinaus. An diesen beiden Enden 38, 39 bildet die Auskleidung 36 einen stirnseitigen Abschluss 40, 41 der Auskleidung 36. Das Profilrohr 25 ist durch das Material der Auskleidung in dem Zwischenraum 37 stoffschlüssig fest mit dem Rohr 21 verbunden.
  • Wie 5 erkennen lässt, kann die Auskleidung 36 im Bereich der Wellenberge mit einer Mikroprofilierung 42 versehen sein, beispielweise in Gestalt entlang der Wellenberge verlaufender feiner Rippen oder Leisten, deren Dimension wesentlich geringer ist, als die Größe der Profilierung des Profilrohrs 25.
  • Der insoweit beschriebene Stator 10 wird wie folgt hergestellt:
  • Zunächst wird ein vorbereitetes Profilrohr 25 in das vorbereitete Rohr 21 eingesetzt und darin zumindest temporär fixiert. Zur Fixierung können beispielsweise die oben genannten Schweißverbindungen 34, 35 dienen. Ein einziger Schweißunkt kann genügen. Das Profilrohr 25 kann auch ein geringes Übermaß aufweisen und in das Rohr 21 eingepresst werden, in dem es dann kraftschlüssig gehalten ist.
  • Im nächsten Schritt wird in den Durchgangskanal 12 ein Formkern eingesetzt, der einen Abstand zu dem Profilrohr 25 hält. Es wird dann fließfähiges Material, beispielsweise ein noch nicht vernetztes Elastomer, in den Zwischenraum zwischen dem Rohr 21 und dem Formkern eingefüllt. Das Material fließt sowohl in den Zwischenraum 37 zwischen dem Profilrohr 25 und dem Rohr 21, sowie auch in den Zwischenraum zwischen dem nicht weiter veranschaulichten Formenkern und dem Profilrohr 25. Die Öffnungen 29, 30, 32, 33 gestatten dabei einen Übertritt von Material aus dem spaltförmigen Zwischenraum zwischen Formkern und Profilrohr 25, oder auch aus dem Zwischenraum 27 in Gegenrichtung in den Zwischenraum zwischen Formkern und Profilrohr 25. Es hat sich herausgestellt, dass die Öffnungen 29, 30, 32, 33 die lückenlose und lunkerfreie Füllung der Form und somit die Erzeugung der Auskleidung 36 wesentlich begünstigen und erleichtern.
  • 5 veranschaulicht die Auskleidung 36 insbesondere im Bereich der Öffnungen 29, 32. An diesen Öffnungen besteht eine Verbindung des Materials der Auskleidung 36 des rotornahen Bereichs zu dem Material in dem Zwischenraum 37. In Folge von Materialschrumpfung, zum Beispiel beim Aushärten des Materials der Auskleidung 36 oder durch thermische Einflüsse kann sich an der Auskleidung eine geringe Ungleichmäßigkeit ergeben, beispielsweise in Folge von Materialanhäufungen oder Materialschwindungen. Dies ist in 5 zeichnerisch übertrieben dargestellt. Diese Ungleichmäßigkeit stört in dem Bereich des Wellentals nicht, weil der Rotor 11 wie gerade aus 2 hervorgeht, dort eine Wälzbewegung ausführt. In den Wellenbergen 16, 17, 18, die der Rotor in einer Gleitbewegung überstreicht, sind keinerlei Öffnungen in den Profilrohr 25 vorgesehen, so dass die Auskleidung 36 dort keine Ungleichmäßigkeiten aufweist.
  • Ein Stator 10 für eine Exzenterschneckenmaschine weist ein nicht profiliertes äußeres Rohr 21 und ein inneres Profilrohr 25 auf, das vollständig in eine Auskleidung 36 eingebettet ist. Die Auskleidung 36 umgrenzt einen inneren Kanal 12 und weist eine im Wesentlichen gleichmäßige, das heißt konstante oder nur gering variierende Wandstärke auf. Die Auskleidung 36 füllt auch einen zwischen den Profilrohr 25 und dem Rohr 21 gebildeten Zwischenraum 37. Die Auskleidung 36 besteht vorzugsweise aus einem elastischen, jedoch inkompressiblen Material. Das Profilrohr 25 weist insbesondere im Bereich seiner radial am weitesten außenliegenden Abschnitte eine oder mehrere Öffnungen auf, die eine stoffliche Verbindung zwischen dem innenliegenden Teil der Auskleidung 36 und der in dem Zwischenraum 37 befindlichen Teil der Auskleidung 36 herstellt. Die Öffnungen 29, 30, 32, 33 erleichtern die Fertigung und erhöhen die Fertigungsqualität.
  • Bezugszeichenliste
  • 9
    Exzenterschneckenmaschine
    10
    Stator
    11
    Rotor
    12
    Durchgangskanal
    13 - 15
    Vorsprünge
    16 - 18
    Wellenberge
    19, 20
    Wellentäler
    21
    Rohr
    22, 23
    Gewinde
    24
    Mittelachse
    25
    Profilrohr
    26
    Außenseite des Profilrohrs 25
    27
    Innenseite des Profilrohrs 25
    28
    Innenumfangsfläche des Rohrs 21
    29, 30
    Öffnungen
    31
    Scheitellinie
    32, 33
    Öffnungen
    34, 35
    Schweißverbindung
    36
    Auskleidung
    37
    Zwischenraum
    38, 39
    stirnseitige Enden des Profilrohrs
    40, 41
    stirnseitiger Abschluss der Ausklkeidung 36
    42
    Mikroprofilierung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7192260 B2 [0003]
    • US 6881045 B2 [0004]
    • US 5759019 [0005]
    • US 6183226 B1 [0005]
    • US 8007259 B2 [0006]
    • US 6604921 B1 [0007]
    • US 8944789 B2 [0008]
    • US 10113426 B2 [0009]
    • EP 1738078 B1 [0010]

Claims (14)

  1. Stator (10) für eine Exzenterschneckenmaschine (9), insbesondere einen Exzenterschneckenmotor, wobei der Stator (10) aufweist: ein äußeres Rohr (21), durch das ein Durchgangskanal (12) führt, ein Profilrohr (25), das eine gewellte Wandung mit einer Innenseite (27) und einer Außenseite (26) aufweist und in dem Rohr (21) angeordnet ist, wobei das Profilrohr (25) so gewellt ist, dass es dem Rohr (21) nahe Wellentäler (19, 20) und von dem Rohr (21) radial nach innen beabstandete Wellenberge (16, 17, 18) aufweist, wobei wenigstens eine sich zwischen der Innenseite (27) und der Außenseite (26) erstreckende Öffnung (29, 30, 32, 33) angeordnet ist, eine elastische Auskleidung (36), die einen zwischen dem äußeren Rohr (21) und dem Profilrohr (25) begrenzten Zwischenraum (37) einnehmend und an der Innenseite (27) des Profilrohrs (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (29, 30, 32, 33) außerhalb der Wellenberge (16, 17, 18) angeordnet ist.
  2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilrohr (25) mehrere Öffnungen (29, 30, 32, 33) aufweist, die sich zwischen der Außenseite (26) und der Innenseite (27) erstreckend angeordnet sind, wobei die Öffnungen (29, 30, 32, 33) alle außerhalb der Wellenberge (16, 17, 18) angeordnet sind.
  3. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (29, 30, 32, 33) in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Rohr (21) angeordnet ist.
  4. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilrohr (25) außerhalb der mindestens einen Öffnung (29, 30, 32, 33) unterbrechungsfrei geschlossen ausgebildet ist.
  5. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilrohr (25) mehrere axial voneinander beabstandete Öffnungen (32, 32a) aufweist.
  6. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilrohr (25) mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Öffnungen (29, 30, 32, 33) aufweist.
  7. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Wellental (19, 20) eine Scheitellinie (31) aufweist und dass jede Öffnung (29, 30, 32, 33) zu der Scheitellinie (31) asymmetrisch angeordnet ist.
  8. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilrohr (25) an dem Rohr (21) befestigt ist.
  9. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilrohr (25) an wenigstens einer Stelle mit dem Rohr (21) verschweißt ist.
  10. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (21) und das Profilrohr (25) unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
  11. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (21) und das Profilrohr (25) aus unterschiedlichen Metalllegierungen ausgebildet sind.
  12. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Auskleidung (36) durch ein Elastomer gebildet ist.
  13. Exzenterschneckenmaschine mit einem Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Stators (10) für eine Exzenterschneckenmaschine nach Anspruch 1, bei dem: das Profilrohr (25) in das Rohr (21) eingeführt und darin zumindest temporär befestigt wird, in dem Profilrohr(25) ein Formkern positioniert wird, Material für die elastische Auskleidung in fließfähiger Form von mindestens einer Stirnseite des Rohrs (21) her eingebracht wird, wobei das Material zur Formfüllung durch die Öffnungen (29, 30, 32, 33) dringt, Aushärten des Materials und danach Entfernen des Formkerns.
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