DE102022127309A1 - Method and injection mold for producing a rotor unit for an eccentric screw pump as well as a rotor unit, a stator unit and an eccentric screw pump - Google Patents
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Abstract
Um eine Rotoreinheit (20) für eine Exzenterschneckenpumpe (10), wobei die Rotoreinheit (20) einen wendelförmigen Rotorabschnitt (22) aufweist, der eine Wirkoberfläche hat und dazu eingerichtet ist, mit der Wirkoberfläche mit einem Statorabschnitt (18) der Exzenterschneckenpumpe (10) zusammenzuarbeiten, herzustellen, werden die folgende Schritte durchgeführt: b) Bereitstellen einer Spritzgussform (50), die zumindest für den Bereich der Wirkoberfläche des wendelförmigen Rotorabschnitts (22) ein Rotorabschnitt-Formteil (52) aufweist, das eine den wendelförmigen Rotorabschnitt (52) einstückig umschließende Negativform umfasst; c) Spritzgießen der Rotoreinheit (20) in der Spritzgussform (50).In order to produce a rotor unit (20) for an eccentric screw pump (10), wherein the rotor unit (20) has a helical rotor section (22) which has an active surface and is designed to cooperate with the active surface with a stator section (18) of the eccentric screw pump (10), the following steps are carried out: b) providing an injection mold (50) which, at least for the region of the active surface of the helical rotor section (22), has a rotor section molded part (52) which comprises a negative mold which integrally encloses the helical rotor section (52); c) injection molding of the rotor unit (20) in the injection mold (50).
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Spritzgussform zur Herstellung einer Rotoreinheit für eine Exzenterschneckenpumpe.The present invention relates to a method and an injection mold for producing a rotor unit for an eccentric screw pump.
Die Erfindung betrifft ferner eine Rotoreinheit, eine Statoreinheit und eine Exzenterschneckenpumpe.The invention further relates to a rotor unit, a stator unit and an eccentric screw pump.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the state of the art
Exzenterschneckenpumpen werden in verschiedenen Industriebereichen, insbesondere in der automatisierten Fabrikation, verwendet, um genau definierte Mengen eines zu dosierenden Mediums, wie beispielsweise einem Klebstoff, auszutragen.Progressive cavity pumps are used in various industrial sectors, particularly in automated manufacturing, to dispense precisely defined quantities of a medium to be dosed, such as an adhesive.
Exzenterschneckenpumpen umfassen dazu einen sogenannten Stator, dessen Innenwand ähnlich einem Innengewinde einer zweigängigen Gewindemutter gewellt ist. In diesem Stator ist ein wendelförmiger Rotor drehbar aufgenommen. Der wendelförmige Rotor und die Innenwand des Stators sind dabei so aneinander angepasst, dass zwischen dem Rotor und dem Stator abgeschlossene, taschenartig umlaufende Hohlräume verbleiben, die sich bei einer Drehung des Rotors gegenüber dem Stator in einer Längsrichtung des Stators bewegen. Durch Drehen des Rotors kann so ein zu dosierendes Medium durch das Zusammenspiel des Rotors mit dem Stator nach dem Endloskolbenprinzip gefördert werden. Das Fördervolumen pro Zeiteinheit ist dabei außer von der Drehzahl des Rotors gegenüber dem Stator insbesondere von den Geometrien des Rotors und des Stators, insbesondere deren Abmessungen, der Steigung der Wendelform und deren Durchmesser sowie der Exzentrizität des Rotors, abhängig.For this purpose, eccentric screw pumps comprise a so-called stator, the inner wall of which is corrugated like the internal thread of a two-start threaded nut. A helical rotor is rotatably mounted in this stator. The helical rotor and the inner wall of the stator are adapted to one another in such a way that closed, pocket-like cavities remain between the rotor and the stator, which move in a longitudinal direction of the stator when the rotor rotates relative to the stator. By rotating the rotor, a medium to be dosed can be conveyed through the interaction of the rotor with the stator according to the endless piston principle. The delivery volume per unit of time depends not only on the speed of the rotor relative to the stator, but also on the geometries of the rotor and stator, in particular their dimensions, the pitch of the helical shape and its diameter, as well as the eccentricity of the rotor.
Mit derartigen Exzenterschneckenpumpen können Dosiervorgänge hochpräzise mit einer hohen Wiederholgenauigkeit durchgeführt werden.With such eccentric screw pumps, dosing processes can be carried out with high precision and a high degree of repeatability.
Im Betrieb einer Exzenterschneckenpumpe vollführt der Rotor eine exzentrische Bewegung um eine Mitteldrehachse, welche dem Rotor durch die gewindeförmige Innenwandung des Stators aufgeprägt wird.During operation of an eccentric screw pump, the rotor performs an eccentric movement around a central axis of rotation, which is imposed on the rotor by the thread-shaped inner wall of the stator.
Da typischerweise der wendelförmige Rotor angetrieben wird, muss zwischen dem wendelförmigen Rotor und einem entsprechenden Antriebsteil eine flexible Kopplung vorgesehen werden. Da also der Rotor (sowie im Übrigen auch der Stator) mehrteilig aufgebaut sind, wird im Folgenden von einer Rotoreinheit und einer Statoreinheit gesprochen, obwohl in der Fachsprache üblicherweise verkürzt von Rotor und Stator die Rede ist.Since the helical rotor is typically driven, a flexible coupling must be provided between the helical rotor and a corresponding drive part. Since the rotor (and also the stator) are constructed in several parts, we will refer to a rotor unit and a stator unit below, although in technical terms the terms rotor and stator are usually shortened.
Bei bisher bekannten Exzenterschneckenpumpen umfasst die Rotoreinheit typischerweise einen metallischen oder keramischen wendelförmigen Rotorabschnitt sowie eine ebenfalls metallische oder keramische Antriebswelle. Zwischen dem metallischen Rotorabschnitt und der metallischen Antriebswelle ist dann entweder eine flexible verformbare Welle oder ein Gelenk vorgesehen, um die exzentrische Bewegung des Rotorabschnitts zu ermöglichen. Eine solche Rotoreinheit ist beispielsweise aus der
Darüber hinaus ist in der
Eine weitere Rotoreinheit ist aus der
Es hat sich ferner gezeigt, dass die bisher bei hochpräzisen Exzenterschneckenpumpen eingesetzten mehrteiligen Rotoreinheiten mit einem metallischen Rotorabschnitt ebenfalls verschiedene Probleme aufweisen.It has also been shown that the multi-part rotor units with a metallic rotor section previously used in high-precision eccentric screw pumps also have various problems.
Insbesondere wirkt sich die zwischen dem („vorderen“) wendelförmigen Rotorabschnitt und einem („hinteren“) Antriebsabschnitt gelegene Flexwelle aus einem anderen Material und deren Befestigung an dem Rotorabschnitt bzw. dem Antriebsabschnitt ungünstig vor allem auf die Ausgestaltung des Pumpeneinlaufs am Einlass des wendelförmigen Rotorabschnitts in die Statoreinheit aus. Auch stellt der Materialübergang eine mögliche Bruchstelle dar, die entweder zu einem früheren Ausfall des Rotors führt oder bei der Herstellung besonders beachtet werden muss.In particular, the flexible shaft made of a different material located between the (“front”) helical rotor section and a (“rear”) drive section and its attachment to the rotor section or the drive section has an unfavourable effect, especially on the design of the pump inlet at the inlet of the helical rotor section into the stator unit. The material transition also represents a possible break point, which could lead to an earlier failure of the rotor or requires special attention during production.
Darüber hinaus ist der aus Metall gefertigte wendelförmige Rotorabschnitt aufwendig zu bearbeiten, um dessen Geometrie mit ausreichend hoher Genauigkeit festzulegen und um eine ausreichend hohe Oberflächenqualität bereitzustellen.In addition, the helical rotor section made of metal requires extensive machining in order to determine its geometry with sufficiently high accuracy and to provide a sufficiently high surface quality.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Rotoreinheit für eine Exzenterschneckenpumpe anzugeben, welches gegenüber dem damaligen Herstellungsverfahren verbessert ist. Insbesondere soll durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Rotoreinheit bereitgestellt werden, die es erlaubt, Exzenterschneckenpumpen mit besseren Dosiereigenschaften, insbesondere höherer Dosierpräzision als bisher, zu schaffen. Auch soll dabei der Aufwand zur Fertigung der Rotoreinheit reduziert werden.It is therefore the object of the present invention to provide a method for producing a rotor unit for an eccentric screw pump, which is improved compared to the previous manufacturing method. In particular, the method according to the invention is intended to provide a rotor unit that allows eccentric screw pumps to be created with better dosing properties, in particular higher dosing precision than before. The effort required to manufacture the rotor unit is also intended to be reduced.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Spritzgussform bereitzustellen, mit welcher sich eine solche Rotoreinheit herstellen lässt.Furthermore, it is an object of the invention to provide an injection mold with which such a rotor unit can be produced.
Schließlich sollen durch die vorliegende Erfindung auch eine Rotoreinheit, eine Statoreinheit und eine Exzenterschneckenpumpe angegeben werden, die hinsichtlich des Standes der Technik verbessert sind.Finally, the present invention also aims to provide a rotor unit, a stator unit and an eccentric screw pump which are improved with respect to the prior art.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Rotoreinheit für eine Exzenterschneckenpumpe gelöst, bei dem
- a) die Rotoreinheit einen wendelförmigen Rotorabschnitt aufweist, der eine Wirkoberfläche hat und dazu eingerichtet ist, mit der Wirkoberfläche mit einem Statorabschnitt der Exzenterschneckenpumpe zusammenzuarbeiten, und/oder
- b) die Rotoreinheit einen Wellendichtabschnitt aufweist, an dem die Rotoreinheit gegenüber einem Grundkörperbauteil der Exzenterschneckenpumpe drehbar und fluiddicht abgedichtet wird, mit folgenden Schritten:
- c) Bereitstellen einer Spritzgussform, die
- - zumindest für den Bereich der Wirkoberfläche des wendelförmigen Rotorabschnitts ein Rotorabschnitt-Formteil aufweist, das eine den wendelförmigen Rotorabschnitt einstückig umschließende Negativform umfasst, und/oder
- - ein Wellendichtabschnitt-Formteil aufweist, welches eine den Wellendichtabschnitt der Rotoreinheit einstückig umschließende Negativform umfasst;
- c) Spritzgießen der Rotoreinheit in der Spritzgussform.
- a) the rotor unit has a helical rotor section which has an active surface and is designed to cooperate with the active surface with a stator section of the eccentric screw pump, and/or
- b) the rotor unit has a shaft sealing section at which the rotor unit is sealed in a rotatable and fluid-tight manner relative to a base body component of the eccentric screw pump, with the following steps:
- c) Providing an injection mould which
- - at least for the area of the active surface of the helical rotor section, a rotor section molded part comprising a negative mold integrally enclosing the helical rotor section, and/or
- - has a shaft sealing section molded part which comprises a negative mold which integrally encloses the shaft sealing section of the rotor unit;
- c) Injection molding of the rotor unit in the injection mold.
Die Erfinder haben erkannt, dass man eine verbesserte Rotoreinheit erhält, wenn man den wendelförmigen Rotorabschnitt und/oder einen Wellendichtabschnitt direkt so herstellt, dass dessen Wirkoberfläche ausreichend glatt ist.The inventors have recognized that an improved rotor unit can be obtained if the helical rotor section and/or a shaft sealing section are manufactured directly in such a way that its effective surface is sufficiently smooth.
Bei einem üblichen Spritzgussverfahren werden Bauteile wie die Rotoreinheit in zwei Halbschalen gespritzt, deren Trennebene längs durch die Rotoreinheit verläuft, typischerweise meist so, dass die Mittellängsachse der Rotoreinheit in der Trennebene liegt. Dadurch kann die Rotoreinheit nach dem Spritzgießen durch einfaches Öffnen der beiden Halbschalen aus der Spritzgussform entnommen werden.In a conventional injection molding process, components such as the rotor unit are injection molded in two half-shells, the parting plane of which runs lengthways through the rotor unit, typically in such a way that the central longitudinal axis of the rotor unit lies in the parting plane. This means that the rotor unit can be removed from the injection mold after injection molding by simply opening the two half-shells.
Die Erfinder haben nun aber erkannt, dass ein solches Herstellungsverfahren zur Herstellung von präziseren Rotoreinheiten ungeeignet ist. Denn die Trennebene der beiden Halbschalen bildet sich quasi zwingend als Trennlinie, meist in Form einer kleinen Unebenheit und/oder eines Grats, auf der Oberfläche der Rotoreinheit ab. Selbst bei sehr präzise gefertigten Spritzgussformen ist dies der Fall.However, the inventors have now realized that such a manufacturing process is unsuitable for producing more precise rotor units. This is because the parting plane of the two half shells is almost inevitably formed as a parting line, usually in the form of a small bump and/or a burr, on the surface of the rotor unit. This is the case even with very precisely manufactured injection molds.
Die Erfinder haben weiter erkannt, dass sich diese Trennlinie im Bereich des wendelförmigen Rotorabschnitts negativ auf die Dosierpräzision einer Exzenterschneckenpumpe mit einer solchen Rotoreinheit auswirkt und dies vermutlich der Grund ist, warum sich die aus Rotoreinheiten aus der
Eine Trennlinien-Nachbearbeitung, beispielsweise in einer Fräs- oder Schleifmaschine, mit der die Trennlinie im Bereich der Wirkoberfläche entfernt wird, hilft hier auch nur bedingt. Denn zum einen ist die Trennlinien-Nachbearbeitung auch aufgrund der Wendelform des Rotorabschnitts aufwendig. Zum anderen kann durch eine Nachbearbeitung zwar die Oberfläche geglättet werden, die geometrischen Abmessungen des wendelförmigen Rotorabschnitts werden durch die Nachbearbeitung jedoch eher ungenauer.Reworking the parting line, for example in a milling or grinding machine, which removes the parting line in the area of the active surface, only helps to a limited extent here. On the one hand, reworking the parting line is complex due to the helical shape of the rotor section. On the other hand, although the surface can be smoothed by reworking, the geometric dimensions of the helical rotor section become less precise as a result of the reworking.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren umfasst daher eine Spritzgussform, die zumindest für den Bereich der Wirkoberfläche des wendelförmigen Rotorabschnitts ein Rotorabschnittformteil aufweist, das eine den wendelförmigen Rotorabschnitt einstückig umschließende Negativform umfasst. Die Wirkoberfläche des wendelförmigen Rotorabschnitts wird dadurch trennlinienfrei erzeugt. Insbesondere kann so eine Nachbearbeitung zum Entfernen der Trennlinie entfallen.The manufacturing method according to the invention therefore comprises an injection mold which has a rotor section molding at least for the area of the active surface of the helical rotor section, which comprises a negative mold which integrally encloses the helical rotor section. The active surface of the helical rotor section is thus produced without any parting lines. In particular, this eliminates the need for post-processing to remove the dividing line.
Die Erfinder haben also erkannt, dass es trotz der Anforderungen an hochpräzise Exzenterschneckenpumpen möglich ist, von der üblichen dreiteiligen Ausgestaltung der Rotoreinheit abzuweichen und diese einstückig auszugestalten. Insbesondere kann die Rotoreinheit als einstückiges Spritzgussbauteil hergestellt werden, sodass sich der Herstellungsprozess im Wesentlichen auf einen einschrittigen Herstellungsprozess reduziert.The inventors have therefore recognized that, despite the requirements for high-precision eccentric screw pumps, it is possible to deviate from the usual three-part design of the rotor unit and to design it as a single piece. In particular, the rotor unit can be manufactured as a one-piece injection-molded component, so that the manufacturing process is essentially reduced to a one-step manufacturing process.
Die Rotoreinheit kann aus Thermoplasten, Duroplasten und/oder Elastomeren hergestellt werden.The rotor unit can be made of thermoplastics, thermosets and/or elastomers.
Vorzugsweise wird die Rotoreinheit kann aus einem Polymer, insbesondere einem Polymergemisch, hergestellt.Preferably, the rotor unit can be made of a polymer, in particular a polymer mixture.
Das Material der Rotoreinheit kann also eines oder mehrere Materialien aus der folgenden Gruppe umfassen: PTFE, ETFE, PFA, FEP, PVDF, PE-UHMW, PPA, PEI, PAI, PEK, PEEK, PAEK, PEKEKK, LCP, PI, PBI, PPS, PSU, PES, POM, PU, UP-Harze, EP-Harze, FEPM, FKM, FFKM, EPDM, HNBR, CSM, PUR, Silikon, TPU, TPE-A, TPE-O, TPE-E.The material of the rotor unit can therefore comprise one or more materials from the following group: PTFE, ETFE, PFA, FEP, PVDF, PE-UHMW, PPA, PEI, PAI, PEK, PEEK, PAEK, PEKEKK, LCP, PI, PBI, PPS, PSU, PES, POM, PU, UP resins, EP resins, FEPM, FKM, FFKM, EPDM, HNBR, CSM, PUR, silicone, TPU, TPE-A, TPE-O, TPE-E.
Vorteilhaft können über die verwendeten Polymere, Polymergemische und deren Zusammensetzung chemische und physikalische Eigenschaften der Rotoreinheit, wie beispielsweise Chemikalienbeständigkeit, Abrasionsbeständigkeit, Gleitreibungsverhalten, Elastizität usw., auf das jeweilige Dosiermedium angepasst, insbesondere daraufhin optimiert, werden.Advantageously, the chemical and physical properties of the rotor unit, such as chemical resistance, abrasion resistance, sliding friction behavior, elasticity, etc., can be adapted to the respective dosing medium, and in particular optimized accordingly, via the polymers, polymer mixtures used and their composition.
Insbesondere können die Materialien der Rotoreinheit dahingehend ausgewählt werden, dass je nach Anwendungsfall eine bestimmte oder mehrere Normen erfüllt werden. Bei medizinische Normen, wie beispielsweise FDA, Pharmacopoeia, 3A Sanitary optional, KTW, soll meist verhindert werden, dass aus den Rotoreinheiten Schadstoffe in die zu dosierenden Medien gelangen.In particular, the materials of the rotor unit can be selected to meet one or more standards, depending on the application. Medical standards, such as FDA, Pharmacopoeia, 3A Sanitary optional, KTW, usually aim to prevent harmful substances from the rotor units from entering the media to be dosed.
Zudem ist aufgrund des Polymermaterials der Rotoreinheit beim Laufen die Wärmeübertragung vom Rotorabschnitt auf den Gummi des Statorabschnitts geringer, wodurch auch entsprechende Wärmeausdehnungen reduziert sind. Dadurch ist eine exaktere Dosierung möglich bzw. sind Schwankungen in der Dosiergenauigkeit geringer. Auch der Verschleiß des Gummis in der Statoreinheit wird reduziert.In addition, due to the polymer material of the rotor unit, heat transfer from the rotor section to the rubber of the stator section is lower when running, which also reduces the corresponding thermal expansion. This enables more precise dosing and reduces fluctuations in dosing accuracy. Wear on the rubber in the stator unit is also reduced.
Vorteilhaft kann das Material der Rotoreinheit so gewählt werden, dass eine möglichst geringe Reibung gegenüber dem Material der Statoreinheit, beispielsweise ein Elastomer, erreicht wird. Die Materialpaarung von Rotoreinheit und Statoreinheit kann also reibungsoptimiert ausgewählt werden.Advantageously, the material of the rotor unit can be selected so that the lowest possible friction is achieved compared to the material of the stator unit, for example an elastomer. The material pairing of the rotor unit and stator unit can therefore be selected to optimize friction.
Durch die Verwendung einer Kunststoff-Rotoreinheit, kann vorteilhaft also ein tribologisch optimiertes Gemisch (Compound) verwendet werden. Zusätzlich kann auch ein Compoundblend aus zwei oder mehreren Polymeren die Abrasionsbeständigkeit weiter verbessern.By using a plastic rotor unit, a tribologically optimized mixture (compound) can be used. In addition, a compound blend of two or more polymers can further improve the abrasion resistance.
Vorteilhaft können die einzelnen Polymere und/oder Polymergemische mit einem Additiv dotiert werden, das zur Verbesserung der abrasiven und tribologischen Eigenschaften dient. Vorzugsweise wird ein derartiges Additiv mit 1-30 Gewichtsprozent den Polymeren und/oder Polymergemischen beigemischt. Es können sowohl einzelne Additive, aber auch mehrere zugesetzt werden, jeweils in einem Mischungsverhältnis von 1-30 Gewichtsprozent bezogen auf die Polymermasse.The individual polymers and/or polymer mixtures can advantageously be doped with an additive that serves to improve the abrasive and tribological properties. Preferably, such an additive is mixed into the polymers and/or polymer mixtures at a weight ratio of 1-30 percent. Both individual additives and several additives can be added, each in a mixing ratio of 1-30 percent by weight based on the polymer mass.
Durch ein geeignetes Additiv, insbesondere ein nanoskaliges Additiv, welches durch Abrasion aus der Rotoreinheit extrahiert wird, bilden sich ständig erneuernde Rollkörper zwischen dem Rotorabschnitt und dem Statorabschnitt, die als Zwischenschicht im tribologischen Kontaktbereich wirken. Dadurch reduziert sich der Reibkoeffizient, insbesondere auch dauerhaft, wodurch sich der Verschleiß an der Rotoreinheit aber vor allem auch der Höhenverschleiß am korrespondierenden Stator-Elastomer reduziert.By using a suitable additive, particularly a nanoscale additive, which is extracted from the rotor unit by abrasion, constantly renewed rolling elements are formed between the rotor section and the stator section, which act as an intermediate layer in the tribological contact area. This reduces the coefficient of friction, particularly permanently, which reduces wear on the rotor unit and, above all, height wear on the corresponding stator elastomer.
Das verwendete Additiv kann eines oder mehrere aus der folgenden Gruppe umfassen: TiC, TiO2, CNT, MWCNT, Pyrogenes Siliciumdioxid, Schichtsilikate, Molybdänsulfid, PTFE, Graphit, Carbon Black, Al(OH)3, BaSO4, UH-PE, Al2O3, Bornitrid, Aramid, Silane, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Polyolester, Stearate,The additive used may comprise one or more of the following group: TiC, TiO2, CNT, MWCNT, fumed silica, layered silicates, molybdenum sulphide, PTFE, graphite, carbon black, Al(OH)3, BaSO4, UH-PE, Al 2 O 3 , boron nitride, aramid, silanes, calcium oxide, magnesium oxide, polyol esters, stearates,
Obwohl gerade die einfache Fertigung in einem einzigen Spritzgussschritt große Vorteile bietet, kann die erfindungsgemäße Kunststoff-Rotoreinheit nachträglich mit DLC, ta-C, keramische Beschichtungen oder anderen Beschichtungen beschichtet werden. Dadurch kann beispielsweise ein Verschleißschutz erreicht oder die Lebensdauer erhöht werden. Although the simple production in a single injection molding step offers great advantages, the plastic rotor unit according to the invention can be subsequently coated with DLC, ta-C, ceramic coatings or other coatings. This can, for example, provide wear protection or increase the service life.
Aufgrund des Kunststoff-Spritzgussverfahrens ist die Rotoreinheit auch metallionenfrei, sodass keine Verschleppung von inhibierenden Metallverbindungen stattfindet.Due to the plastic injection molding process, the rotor unit is also free of metal ions, so that no carryover of inhibiting metal compounds occurs.
Der Außendurchmesser des wendelförmigen Rotorabschnitts kann 1 mm bis 50 mm betragen.The outer diameter of the helical rotor section can be 1 mm to 50 mm.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der wendelförmige Rotorabschnitt durch eine Schraubbewegung aus dem Rotorabschnitt-Formteil entnommen wird.Preferably, the helical rotor section is removed from the rotor section molding by a screwing movement.
Durch diese Kombination von Dreh- und Linearbewegung lässt sich die Rotoreinheit trotz der Wendelform des Rotorabschnitts aus der vollständig umschließenden Negativform entnehmen. Es kommt dabei nicht darauf an ob das Rotorabschnitt-Formteil von der Rotoreinheit abgeschraubt oder ob die Rotoreinheit aus der dem Rotorabschnitt-Formteil herausgeschraubt wird.This combination of rotary and linear movement allows the rotor unit to be removed from the completely enclosing negative mold despite the helical shape of the rotor section. It does not matter whether the rotor section molded part is unscrewed from the rotor unit or whether the rotor unit is unscrewed from the rotor section molded part.
Eine solche Schraubbewegung zur Entnahme der Rotoreinheit aus der Spritzgussform ist ungewöhnlich und im Vergleich zum Öffnen von Halbschalen-Formteilen aufwändig. Eine nachträgliche Bearbeitung wäre jedoch deutlich schwieriger.Such a screwing movement to remove the rotor unit from the injection mold is unusual and, compared to opening half-shell molded parts, complex. However, subsequent processing would be significantly more difficult.
Zwar wäre denkbar, das Rotorabschnitt-Formteil als verlorene Form auszugestalten, die zur Entnahme des Bauteils zerstört wird. Aufgrund der Anforderungen an die Oberflächengüte des wendelförmigen Rotorabschnitts wäre dies jedoch keine wirtschaftlich sinnvolle Lösung. Durch die Schraubbewegung kann das Rotorabschnitt-Formteil stattdessen mehrfach verwendet werden.It would be conceivable to design the rotor section molding as a lost mold that is destroyed when the component is removed. However, due to the requirements for the surface quality of the helical rotor section, this would not be an economically viable solution. Instead, the screwing movement allows the rotor section molding to be used multiple times.
Die Erfinder haben auch erkannt, dass sich das Prinzip einer trennlinienfreien Herstellung auch bei einer Rotoreinheit anwenden lässt, die einen Wellendichtabschnitt aufweist, an dem die Rotoreinheit gegenüber einem Grundkörperbauteil der Exzenterschneckenpumpe drehbar und fluiddicht abgedichtet wird, sodass die Spritzgussform ein Wellendichtabschnitt-Formteil aufweist, welches eine den Wellendichtabschnitt der Rotoreinheit einstückig umschließende Negativform umfasst.The inventors have also recognized that the principle of parting line-free production can also be applied to a rotor unit which has a shaft sealing section at which the rotor unit is rotatably and fluid-tightly sealed against a base body component of the eccentric screw pump, so that the injection mold has a shaft sealing section molded part which comprises a negative mold which integrally encloses the shaft sealing section of the rotor unit.
Eine Exzenterschneckenpumpe weist immer einen Pumpenzulaufraum auf, durch welchen sich die Rotoreinheit erstreckt. Auf der einen Seite des Pumpenzulaufraumes befindet sich die Statoreinheit und auf der anderen Seite ist der Antriebsbereich für die Rotoreinheit angeordnet. Zur Statoreinheit hin tritt das zu dosierende Medium aus dem Pumpenzulaufraum aus. Zur Antriebsseite hin muss der Pumpenzulaufraum jedoch abgedichtet sein.An eccentric screw pump always has a pump inlet chamber through which the rotor unit extends. The stator unit is located on one side of the pump inlet chamber and the drive area for the rotor unit is located on the other side. The medium to be dosed emerges from the pump inlet chamber towards the stator unit. However, the pump inlet chamber must be sealed towards the drive side.
Dazu läuft die Rotoreinheit mit dem Wellendichtabschnitt beispielsweise in einer Ringdichtung um. Auch hier hat sich gezeigt, dass ein trennlinienfreier Wellendichtabschnitt vorteilhaft ist, da dadurch eine bessere Dichtwirkung erreicht werden kann.For this purpose, the rotor unit rotates with the shaft sealing section, for example in a ring seal. Here too, it has been shown that a shaft sealing section without parting lines is advantageous, as this enables a better sealing effect to be achieved.
Zudem kann an die Kontaktfläche zwischen dem Wellendichtabschnitt und der Dichtung durch geeignete Triboadditive benetzt werden. Diese Triboadditive bauen einen permanenten Schmierfilm auf und reduzieren den Reibwiderstand auch im Bereich des Wellendichtabschnitts und erhöhen so die Standzeit der Rotoreinheit bzw. auch der Exzenterschneckenpumpe insgesamt. Bei Metallwellen ist eine Benetzung mit Triboadditiven technisch nicht möglich und es entstehen im Bereich der Dichtungen schnell Einlaufvertiefungen.In addition, the contact surface between the shaft sealing section and the seal can be wetted using suitable triboadditives. These triboadditives build up a permanent lubricating film and reduce the frictional resistance in the area of the shaft sealing section, thereby increasing the service life of the rotor unit and the eccentric screw pump as a whole. Wetting metal shafts with triboadditives is not technically possible and run-in depressions quickly form in the area of the seals.
Erfindungsgemäß kann also im Spritzgussverfahren eine Rotoreinheit hergestellt werden, bei welcher entweder der wendelförmige Rotorabschnitt oder der Wellendichtabschnitt aber auch beide zugleich trennlinienfrei ausgebildet sind.According to the invention, a rotor unit can be produced by the injection molding process in which either the helical rotor section or the shaft sealing section, or both at the same time, are designed to be free of parting lines.
Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass die Rotoreinheit einen Flexwellenabschnitt aufweist, der zwischen dem Wellendichtabschnitt und dem wendelförmigen Rotorabschnitt angeordnet ist und eine radial Bewegung des wendelförmigen Rotorabschnitts gegenüber dem Wellendichtabschnitt ermöglicht, und dass die Spritzgussform ein Flexwellenabschnitt-Formteil aufweist, welches eine den Flexwellenabschnitt umschließende Negativform umfasst.Preferably, it is further provided that the rotor unit has a flexible shaft section which is arranged between the shaft sealing section and the helical rotor section and enables a radial movement of the helical rotor section relative to the shaft sealing section, and that the injection mold has a flexible shaft section molded part which comprises a negative mold enclosing the flexible shaft section.
Im Gegensatz zu dem Rotorabschnitt-Formteil muss die Negativform des Flexwellenabschnitt-Formteils den Flexwellenabschnitt nicht einstückig umschließen. Denn es kann in gewohnter Art und Weise eine Trennebene beispielsweise in Längsrichtung aufweisen.In contrast to the rotor section molded part, the negative mold of the flexible shaft section molded part does not have to enclose the flexible shaft section in one piece. This is because it can have a parting plane in the usual way, for example in the longitudinal direction.
Das Flexwellenabschnitt-Formteil kann für den Flexwellenabschnitt einen kleineren Querschnitt als für den Querschnitt eines anderen Abschnitts der Rotoreinheit, insbesondere des wendelförmigen Rotorabschnitts, vorgeben. Denn durch eine entsprechende Verjüngung im Bereich des Flexwellenabschnitts kann die für die exzentrische Bewegung des Rotorabschnitts notwendige Flexibilität der Rotoreinheit erreicht werden.The flexible shaft section molded part can specify a smaller cross-section for the flexible shaft section than for the cross-section of another section of the rotor unit, in particular the helical rotor section. This is because the flexibility of the rotor unit required for the eccentric movement of the rotor section can be achieved by appropriate tapering in the area of the flexible shaft section.
Der Übergang zwischen dem Flexwellenabschnitt und dessen benachbarten Abschnitten kann kontinuierlich erfolgen, beispielsweise durch eine konische Verjüngung und eine konische Verdickung. Konstruktionsbedingt wird dadurch ein flacher, gleichbleibender Auslenkwinkel zum wendelförmigen Rotorabschnitt erreicht. Im Gegensatz dazu hat eine mehrteilige Rotoreinheit mit Kardangelenken zwei eindeutige Knickstellen. Ähnliches gilt für mehrteilige Rotoreinheiten mit Flexwellen aufgrund der Anschlussköpfe der Flexwellen.The transition between the flexible shaft section and its neighboring sections can be continuous, for example through a conical taper and a conical thickening. Due to the design, this achieves a flat, consistent deflection angle to the helical rotor section. In contrast, a multi-part rotor unit with universal joints has two clear bending points. The same applies to multi-part rotor units with flexible shafts due to the connection heads of the flexible shafts.
Durch geeignete Auswahl des Länge-Durchmesser-Verhältnis des Flexwellenabschnitts kann sowohl die Flexibilität als auch die Elastizität beeinflusst werden. Der Durchmesser des Flexwellenabschnitts der Rotoreinheit kann 1 mm bis 30 mm betragen. Die Exzentrische Auslenkung kann 0,05 mm bis 30 mm betragen.By selecting the appropriate length-diameter ratio of the flexible shaft section, both the flexibility and elasticity can be influenced. The diameter of the flexible shaft section of the rotor unit can be 1 mm to 30 mm. The eccentric deflection can be 0.05 mm to 30 mm.
Zusätzlich zu den geometrischen Werten, kann die Flexibilität und die Elastizität des Flexwellenabschnitts durch eine Änderung des verwendeten Polymers geändert werden.In addition to the geometric values, the flexibility and elasticity of the flex shaft section can be changed by changing the polymer used.
Die Flexibilität eines Flexwellenabschnitts der Rotoreinheit kann daher auch dadurch erreicht werden, dass sich die Materialeigenschaften der einstückigen Rotoreinheit an dem Flexwellenabschnitt von anderen Abschnitten unterscheidet.The flexibility of a flexible shaft section of the rotor unit can therefore also be achieved by making the material properties of the one-piece rotor unit at the flexible shaft section different from other sections.
Dies kann beispielsweise durch ein Mehrkomponenten-Spritzgießen erreicht werden. Dabei wird während des Spritzgießens der einstückigen Rotoreinheit die Zusammensetzung des Einspritzmaterials geändert. So kann der Flexwellenabschnitt mit einem flexibleren Material erzeugt werden als andere Abschnitte der Rotoreinheit.This can be achieved, for example, by multi-component injection molding. During the injection molding of the one-piece rotor unit, the composition of the injection material is changed. This allows the flexible shaft section to be produced with a more flexible material than other sections of the rotor unit.
In diesem Fall muss der Querschnitt des Flexwellenabschnitts nicht verjüngt werden, wodurch das Volumen der Pumpeneinlaufkammer nicht unnötigerweise vergrößert werden muss.In this case, the cross-section of the flexible shaft section does not need to be tapered, which means that the volume of the pump inlet chamber does not need to be increased unnecessarily.
Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass die Rotoreinheit als einstückiges Kunststoffspritzgussbauteil in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren gegossen wird. It is therefore preferably provided that the rotor unit is cast as a one-piece plastic injection-molded component in a multi-component injection molding process.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Grundmaterial der Rotoreinheit in zumindest einem Abschnitt nachträglich einem Bearbeitungsschritt zu unterziehen, der dort die Materialeigenschaften verändert, wie beispielsweise Dotieren, Plasmabehandeln oder Ähnliches.Another possibility is to subsequently subject the base material of the rotor unit in at least one section to a processing step that changes the material properties there, such as doping, plasma treatment or similar.
Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der der flexible Wellenabschnitt eine höhere Flexibilität als der Antriebswellenabschnitt und/oder der wendelförmige Rotorabschnitt hat.Preferably, it is further provided that the flexible shaft section has a higher flexibility than the drive shaft section and/or the helical rotor section.
Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der Flexwellenabschnitt mit einem unrunden, insbesondere polygonalen, vorzugsweise hexagonalen, Querschnitt erzeugt wird.Preferably, it is further provided that the flexible shaft section is produced with a non-circular, in particular polygonal, preferably hexagonal, cross-section.
Ein unrunder Querschnitt am Flexwellenabschnitt der Rotoreinheit bewirkt eine Rührbewegung in der Pumpenzulaufkammer der Exzenterschnecke. Dies kann bei bestimmten Dosiermedien vorteilhaft sein, um deren Viskosität aufrecht zu erhalten oder eine bessere Homogenisierung des Mediums zu erreichen. Auch kann es verhindern, dass sich Dosiermedium dauerhaft im Inneren der Zulaufkammer und/oder an dem Flexwellenabschnitt absetzt. Ein unrunder Querschnitt lässt im Zusammenspiel mit der radialen Exzenterbewegung gegebenenfalls anhaftendes Dosiermedium besser „abplatzen“.A non-circular cross-section on the flexible shaft section of the rotor unit causes a stirring movement in the pump inlet chamber of the eccentric screw. This can be advantageous for certain dosing media in order to maintain their viscosity or to achieve better homogenization of the medium. It can also prevent dosing medium from settling permanently inside the inlet chamber and/or on the flexible shaft section. In conjunction with the radial eccentric movement, a non-circular cross-section allows any adhering dosing medium to "flake off" more easily.
Auch eine Verdickung vor dem wendelförmigen Rotorabschnitt kann eine laminare Strömung des zu dosierenden Mediums unterbrechen und eine bessere Homogenisierung erreichen. Dazu kann ein speziell ausgebildeter Pumpeneinlaufabschnitt an der Rotoreinheit vorgesehen werden.A thickening in front of the helical rotor section can also interrupt a laminar flow of the medium to be dosed and achieve better homogenization. For this purpose, a specially designed pump inlet section can be provided on the rotor unit.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rotoreinheit einen Antriebsabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, mit einem Antrieb der Exzenterschneckenpumpe gekoppelt und von diesem drehend angetrieben zu werden, wobei der Antriebsabschnitt eine Lagerfläche aufweist, an welcher die Rotoreinheit in der Exzenterschneckenpumpe drehbar gelagert wird, und dass die Spritzgussform ein Lagerabschnittformteil aufweist, welches eine den Antriebsabschnitt der Rotoreinheit umschließende Negativform umfasst.Preferably, it is provided that the rotor unit has a drive section which is designed to be coupled to a drive of the eccentric screw pump and to be driven in rotation by the latter, wherein the drive section has a bearing surface on which the rotor unit is rotatably mounted in the eccentric screw pump, and that the injection mold has a bearing section mold part which comprises a negative mold enclosing the drive section of the rotor unit.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Antriebswellenabschnitt einen Mitnehmer umfasst, über welchen die Rotoreinheit formschlüssig in einer Drehbewegung angetrieben werden kann.Preferably, the drive shaft section comprises a driver, via which the rotor unit can be positively driven in a rotary movement.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Flexwellenabschnitt derart ausgestaltet ist, dass der wendelförmige Rotorabschnitt eine Exzenterbewegung mit einer Amplitude von mindestens 5%-10% des Durchmessers des Rotorabschnitts gegenüber einer durch den Antriebswellenabschnitt definierten Mittelachse ausführen kann.Preferably, the flexible shaft section is designed such that the helical rotor section can perform an eccentric movement with an amplitude of at least 5%-10% of the diameter of the rotor section relative to a central axis defined by the drive shaft section.
Dies kann beispielsweise durch eine Anpassung der Geometrie der Rotoreinheit, insbesondere durch beispielsweise den Durchmesser oder die Länge des Flexwellenabschnitts erreicht werden.This can be achieved, for example, by adapting the geometry of the rotor unit, in particular by adjusting the diameter or length of the flexible shaft section.
Bei den bisher oft dreiteilig aufgebauten Rotoreinheiten existiert aus mechanischen Gründen am Übergang zwischen dem vorderen Rotorbauteil und dem Flexwellenbauteil eine Verdickung, welche einen Materialfluss in den Einlauf der Statoreinheit behindert.For mechanical reasons, the rotor units, which have often been constructed in three parts, have a thickening at the transition between the front rotor component and the flexible shaft component, which hinders the flow of material into the inlet of the stator unit.
Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass die Rotoreinheit zwischen dem Flexwellenabschnitt und dem wendelförmigen Rotorabschnitt einen Übergangsabschnitt aufweist, der einen maximalen Durchmesser hat, der kleiner ist als ein maximaler Durchmesser des wendelförmigen Rotorabschnitts.It is therefore preferably provided that the rotor unit has a transition section between the flexible shaft section and the helical rotor section, which has a maximum diameter that is smaller than a maximum diameter of the helical rotor section.
Im Hinblick auf die Spritzgussform wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch eine Spritzgussform zur Herstellung einer Rotoreinheit für eine Exzenterschneckenpumpe, wobei die Rotoreinheit einen wendelförmigen Rotorabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussform zumindest für den Bereich der Wirkoberfläche des wendelförmigen Rotorabschnitts ein Rotorabschnittformteil aufweist, welches eine den wendelförmigen Rotorabschnitt einstückig umschließende Negativform umfasst.With regard to the injection mold, the object according to the invention is achieved by an injection mold for producing a rotor unit for an eccentric screw pump, wherein the rotor unit has a helical rotor section, characterized in that the injection mold at least for the region of the active surface of the helical rotor section, a rotor section molded part which comprises a negative mold integrally enclosing the helical rotor section.
Eine solche Spritzgussform lässt sich verwenden, um die erfindungsgemäße Rotoreinheit mit einem wendelförmigen Rotorabschnitt, der ohne Nachbearbeitung trennlinienfrei ist, zu erzeugen.Such an injection mold can be used to produce the rotor unit according to the invention with a helical rotor section that is free of parting lines without post-processing.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Spritzgussform eines der zusätzlichen Formteile aufweist, das oben in Bezug auf das Herstellungsverfahren erläutert wurde bzw. in den Ansprüchen 2 bis 8 aufgeführt ist.Preferably, the injection mold comprises one of the additional mold parts explained above with respect to the manufacturing method or listed in claims 2 to 8.
Im Hinblick auf die Rotoreinheit wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch eine Rotoreinheit für eine Exzenterschneckenpumpe, mit einem wendelförmigen Rotorabschnitt, der eine Wirkoberfläche hat und dazu eingerichtet ist mit der Wirkoberfläche mit einem Statorabschnitt der Exzenterschneckenpumpe zusammenzuarbeiten, wobei der wendelförmige Rotorabschnitt als einstückiges Spritzgussteil ausgebildet ist, wobei die Wirkoberfläche des wendelförmigen Rotorabschnitts trennlinienfrei ohne Trennlinien-Nachbearbeitungsbereiche ausgebildet ist.With regard to the rotor unit, the object according to the invention is achieved by a rotor unit for an eccentric screw pump, with a helical rotor section which has an active surface and is designed to cooperate with the active surface with a stator section of the eccentric screw pump, wherein the helical rotor section is designed as a one-piece injection-molded part, wherein the active surface of the helical rotor section is designed to be free of parting lines and without parting line post-processing areas.
Eine solche Rotoreinheit ist für Exzenterschneckenpumpen zur hochpräzisen Dosierung geeignet. Insbesondere kann man durch eine Untersuchung der Wirkoberfläche des wendelförmigen Rotorabschnitts erkennen, dass diese trennlinienfrei in einem Spritzgussverfahren mit einer einstückig umschließenden Negativform erzeugt wurde.Such a rotor unit is suitable for eccentric screw pumps for high-precision dosing. In particular, an examination of the active surface of the helical rotor section shows that it was produced without parting lines in an injection molding process with a one-piece enclosing negative mold.
Die erfindungsgemäße gefertigte, einstückige Rotoreinheit steigert sogar die Dosiergenauigkeit gegenüber bekannten mehrteiligen Rotoreinheiten. Denn die Erfinder haben erkannt, dass die Kardangelenke, Stahlseile oder flexiblen Federn der mehrteiligen Rotoreinheiten bauartbedingt ein intrinsisches Spiel bewirken, welches die Dosiergenauigkeit verschlechtert. Bei Flexwellen mit Federn wird durch den aufgebauten Systemdruck der Exzenterschneckenpumpe die Federn axial gezogen oder zusammengedrückt, entsprechend der Förderrichtung. Zusätzlich wird durch das eingebrachte Drehmoment die Feder drehrichtungsabhängig gestaucht oder gezogen. Dadurch entsteht ein Schleppfehler bezüglich des Drehwinkels, welcher sich negativ auf die Dosiergenauigkeit auswirkt. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Rotoreinheit nicht der Fall.The one-piece rotor unit manufactured according to the invention even increases the dosing accuracy compared to known multi-part rotor units. This is because the inventors have recognized that the cardan joints, steel cables or flexible springs of the multi-part rotor units cause an intrinsic play due to their design, which impairs the dosing accuracy. In the case of flexible shafts with springs, the springs are pulled or compressed axially by the system pressure built up by the eccentric screw pump, depending on the direction of delivery. In addition, the torque introduced compresses or pulls the spring depending on the direction of rotation. This creates a lag error with regard to the angle of rotation, which has a negative effect on the dosing accuracy. This is not the case with the rotor unit according to the invention.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rotoreinheit einen Wellendichtabschnitt aufweist, an dem die Rotoreinheit gegenüber einem Grundkörperbauteil der Exzenterschneckenpumpe drehbar und fluiddicht abgedichtet wird, und dass der Wellendichtabschnitt trennlinienfrei ohne Trennlinien-Nachbearbeitungsbereiche ausgebildet ist.Preferably, it is provided that the rotor unit has a shaft sealing section at which the rotor unit is sealed in a rotatable and fluid-tight manner relative to a base body component of the eccentric screw pump, and that the shaft sealing section is designed to be free of parting lines and without parting line post-processing areas.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rotoreinheit einen der zusätzlichen Abschnitte aufweist, die oben in Bezug auf das Herstellungsverfahren erläutert wurden bzw. in den Ansprüchen 2 bis 8 aufgeführt sind.Preferably, the rotor unit comprises one of the additional sections explained above with respect to the manufacturing method or listed in claims 2 to 8.
Im Hinblick auf die Statoreinheit wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch eine Statoreinheit für eine Exzenterschneckenpumpe, mit einem hülsenförmigen Grundkörper und einem in dem hülsenförmigen Grundkörper liegenden Statorabschnitt, der dazu eingerichtet ist, einen wendelförmigen Rotorabschnitt einer Rotoreinheit aufzunehmen, wobei der hülsenförmige Grundkörper im Spritzgussverfahren einstückig aus Kunststoff hergestellt ist, wobei der hülsenförmige Grundkörper eine einstückig angeformte, radial auskragende Verriegelungsnase aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Statoreinheit gegen Verdrehung innerhalb der Exzenterschneckenpumpe zu sichern, und/oder der hülsenförmige Grundkörper eine Innenwandung mit einstückig angeformten Anhafterhebungen aufweist.With regard to the stator unit, the object according to the invention is achieved by a stator unit for an eccentric screw pump, with a sleeve-shaped base body and a stator section located in the sleeve-shaped base body, which is designed to receive a helical rotor section of a rotor unit, wherein the sleeve-shaped base body is made in one piece from plastic using an injection molding process, wherein the sleeve-shaped base body has an integrally formed, radially projecting locking nose, which is designed to secure the stator unit against rotation within the eccentric screw pump, and/or the sleeve-shaped base body has an inner wall with integrally formed adhesion elevations.
Die Anhafterhebungen können der Innenwandung zumindest abschnittsweise eine Rauheit mit einem Mittenrauwert von mindestens Ra = 0,4 µm aufprägen. Insbesondere kann der Mittenrauwert zwischen Ra = 0,4 µm und Ra = 6,5 µm liegen.The adhesion elevations can impart a roughness with a mean roughness value of at least Ra = 0.4 µm to the inner wall, at least in sections. In particular, the mean roughness value can be between Ra = 0.4 µm and Ra = 6.5 µm.
In die Hülse einer solchen Statoreinheit lässt sich der Statorabschnitt aus Gummi besonders gut anformen. Ein Zwischenschritt zum Aufrauen der Innenwandung wie z.B. Sandstrahlen, Schleifen, Kratzen, Aktivieren kann dadurch entfallen.The rubber stator section can be molded particularly well into the sleeve of such a stator unit. An intermediate step for roughening the inner wall, such as sandblasting, grinding, scratching, or activating, can therefore be omitted.
Im Hinblick auf die Exzenterschneckenpumpe wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch eine Exzenterschneckenpumpe mit einer Rotoreinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 12 und/oder einer Statoreinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 13.With regard to the eccentric screw pump, the object according to the invention is achieved by an eccentric screw pump with a rotor unit according to one of claims 11 to 12 and/or a stator unit according to one of
Da die bewegte Masse einer polymeren Rotoreinheit deutlich geringer im Vergleich zu mehrteiligen Versionen aus Metall ist, kann die Exzenterschneckenpumpe in Bezug auf Antriebleistung, Lagerauslegung und/oder Pumpenkörpergröße kleiner und/oder leichter ausgelegt werden.Since the moving mass of a polymer rotor unit is significantly lower compared to multi-part versions made of metal, the progressive cavity pump can be designed smaller and/or lighter in terms of drive power, bearing design and/or pump body size.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
-
1 einen Longitudinalschnitt durch eine erfindungsgemäße Exzenterpumpe; -
2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Rotoreinheit zur Verwendung der in1 gezeigten Exzenterschneckenpumpe; -
3 eine Seitenansicht der Rotoreinheit aus2 ; -
4 eine perspektivische Ansicht die Rotoreinheit aus den2 und3 in einer nur schematisch dargestellten Gussform zur Herstellung der Rotoreinheit; -
5a eine Draufsicht auf eine Hülse einer Statoreinheit zur Verwendung in der in1 gezeigten Exzenterschneckenpumpe; -
5b eine Seitenansicht der Hülse; -
5c einen Longitudinalschnitt der Hülse entlang der in5a gezeigten Schnittlinie A-A; -
5d einen Querschnitt der Hülse entlang der in5b gezeigten Schnittlinie B-B; -
6 eine perspektivische Ansicht der Hülse.
-
1 a longitudinal section through an eccentric pump according to the invention; -
2 a plan view of a rotor unit according to the invention for use in1 shown eccentric screw pump; -
3 a side view of the rotor unit2 ; -
4 a perspective view of the rotor unit from the2 and3 in a casting mould shown only schematically for producing the rotor unit; -
5a a plan view of a sleeve of a stator unit for use in the1 shown eccentric screw pump; -
5b a side view of the sleeve; -
5c a longitudinal section of the sleeve along the5a shown section line AA; -
5d a cross-section of the sleeve along the5b shown section line BB; -
6 a perspective view of the sleeve.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Die Exzenterschneckenpumpe 10 weist zunächst ein Grundkörper 12 auf, in welchem ein Pumpenzufuhrraum 14 angeordnet ist. Der Pumpenzufuhrraum 14 kann über einen Einlass 15 mit auszutragendem Medium 17 beaufschlagt werden.The
An ihrem ausgangseitigen Ende (
Die Exzenterschneckenpumpe 10 umfasst ferner eine Rotoreinheit 20.The
Wie die
Die Rotoreinheit 20 weist zunächst einen wendelförmigen Rotorabschnitt 22 auf, welcher in die Statoreinheit 16 hineinragt. Die Form des wendelförmigen Rotorabschnitt 22 sowie der Statorabschnitt 18 sind dabei über die halbe Steigung der Rotoreinheit derart aufeinander abgestimmt, dass sich zwischen den beiden Bauteilen kleine Taschen 24 bilden, in welchen das auszutragendes Medium 17 aufgenommen wird. Im Bereich des Statorabschnitts 18 wirkt der wendelförmige Rotorabschnitt 22 mit seiner Mantelfläche 26 mit der Statoreinheit 16 zusammen.The
Ferner weist die Rotoreinheit 20 einen Übergangsabschnitt 28 auf, der sich an den wendelförmigen Rotorabschnitt 22 anschließt. Im zusammengesetzten Zustand der Exzenterschneckenpumpe 10 ist der Übergangsabschnitt 28 somit im Pumpenzufuhrraum 14 angeordnet.Furthermore, the
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Rotoreinheit 20 folgt im weiteren Anschluss auf den Übergangsabschnitt 28 ein Flexwellenabschnitt 30. Der wendelförmige Rotorabschnitt 22 kann aber auch direkt mit dem Flexwellenabschnitt 30 verbunden sein.In the illustrated embodiment of the
Wie aus den
Die Rotoreinheit 20 weist ferner einen Wellendichtabschnitt 32 auf. Der Wellendichtabschnitt 32 schließt sich direkt oder indirekt an den Flexwellenabschnitt 30 an.The
Am Wellendichtabschnitt 32 der Rotoreinheit 20 wird der Pumpenzufuhrraum 14, durch welchen sich die Rotoreinheit 20 hindurch erstreckt, gegenüber dem Grundkörper 12 fluiddicht abgedichtet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen daher am Wellendichtabschnitt 32 zwei (bedarfsweise auch drei oder mehr) Dichtringe 34 an, die eine fluiddichte aber drehbare Durchführung der Rotoreinheit 20 erlauben.At the
Schließlich weist die Rotoreinheit 20 noch einen Antriebsabschnitt 36 auf, der in
Der Antriebsabschnitt 36 umfasst eine Lagerfläche 38, an welcher die Rotoreinheit 20 über ein Wälzlager 40 gegenüber dem Grundkörper 12 der Exzenterschneckenpumpe 10 gelagert ist. Dadurch wird die Rotoreinheit 20 auf eine Drehachse 42 fixiert.The
Zudem weist der Antriebsabschnitt 36 am Übergang zum Wellendichtabschnitt 32 noch einen umlaufenden Flansch 37 als Anschlag auf, über welchen die axiale Position der Rotoreinheit 20 nach dem Einsetzen in die Exzenterschneckenpumpe 10 in Richtung des Antriebsabschnitts 36 festgelegt wird.In addition, the
An seinem Ende weist der Antriebsabschnitt 36 noch eine Mitnahmestruktur hier in Form zweier Kreissegmentzähne 44 auf, mit welcher ein hier nicht gezeigter Antriebsmotor, meist ein Steppermotor, die Rotoreinheit 20 drehend antreibt.At its end, the
Die Exzenterschneckenpumpe 10 arbeitet derart, dass durch die Drehung der Rotoreinheit 20 über den Antriebsmotor auch der wendelförmige Rotorabschnitt 22 in Drehung versetzt wird. Diese führt dann dazu, dass die Taschen 24 mit dem auszutragenden Medium 17 vom Pumpenzufuhrraum 14 in Richtung Auslass der Statoreinheit 16 bewegen. Der flexiblere Flexwellenabschnitt 30 ermöglicht dem wendelförmigen Rotorabschnitt 22 eine Exzenterbewegung um die Drehachse 42 zu vollführen, die durch das Zusammenwirken der Wendelform des Rotorabschnitts 22 und der Statoreinheit 16 bedingt wird.The
Die erfindungsgemäße Rotoreinheit 20 wird in einem Kunststoff-Spritzgussverfahren hergestellt, das nachfolgend vor allem anhand der
Das für die vorliegende Erfindung relevanteste Formteil ist das Rotorabschnitt-Formteil 52, in welchem der wendelförmige Rotorabschnitt 22 gegossen wird. Das Rotorabschnitt-Formteil 52 umschließt den wendelförmigen Rotorabschnitt 22 einstückig. D.h. insbesondere, dass am Rotorabschnitt 22 keine Trennebene zwischen zwei Halbschalen-Formteilen angeordnet ist.The most relevant molded part for the present invention is the rotor section molded
Die Spritzgussform 50 ist daher dahingehend speziell ausgeführt, dass wie durch den Rotationspfeil 62 in
Als nächstes Formteil weist die Spritzgussform 50 ein Übergangsabschnitt-Formteil 54 auf, in welchem der Übergangsabschnitt 28 gegossen wird. Auch das Übergangsabschnitt-Formteil 54 ist hier als einstückig umschließend gezeigt. Der Übergangsabschnitt 28 muss jedoch nicht zwingend trennlinienfrei ausgestaltet sein, sodass hier auch in bekannter Weise zwei Halbschalen-Formteile zum Einsatz kommen können.As the next molded part, the
Die Spritzgussform 50 weist ferner zwei Flexwellenabschnitt-Formteile 56a, 56b auf, die an einer Trennebene 64 aneinander anliegen und den Flexwellenabschnitt 30 formen.The
An den Flexwellenabschnitt-Formteilen 56a, 56b befindet sich meist auch eine zentrale Einspritzöffnung, die hier nicht gezeigt ist. Diese kann aber auch am Übergangsabschnitt-Formteil 54 angeordnet sein.There is usually also a central injection opening on the flexible
Ist das Übergangsabschnitt-Formteil 54 wie erläutert ebenfalls als Halbschalen-Formteil ausgebildet, so können die entsprechenden Halbschaltenteile mit den Flexwellenabschnitt-Formteilen 56a, 56b zusammengefasst sein.If the transition section molded
Als weiteres Element weist die Spritzgussform 50 ein Wellendichtabschnitt-Formteil 58 auf, welches den Wellendichtabschnitt 32 der Rotoreinheit 20 einstückig umschließt. Dadurch wird der Wellendichtabschnitt 32 trennlinienfrei gegossen.As a further element, the
Schließlich weist die Spritzgussform 50 noch zwei Antriebsabschnitt-Formteile 60a, 60b auf, die als Halbschalen-Formteile den Antriebsabschnitt 36 formen.Finally, the
Nach dem Füllvorgang des Spritzgießens wird die Rotoreinheit 20 vorzugsweise in einer Reihenfolge aus der Spritzgussform 50 entfernt, wonach das Rotorabschnitt-Formteil 52 vor den beiden Flexwellenabschnitt-Formteilen 56a, 56b abgeschraubt wird, die anschließend seitlich auseinander genommen werden können. Nach dem Entfernen der beiden Flexwellenabschnitt-Formteile 56a, 56b wird dann das Wellendichtabschnitt-Formteil 58 in Richtung des distalen Endes der Rotoreinheit 20 abgezogen. Bezüglich der Antriebsabschnitt-Formteile 60a, 60b ist die Reihenfolge beliebig, da diese erst am Schluss aber auch zu irgendeinem anderen Zeitpunkt unabhängig von den anderen Formteilen entfernt werden können.After the injection molding filling process, the
In den
Die Statoreinheit 16 umfasst eine meist zylindrische Hülse 70 als Grundkörper in deren Inneren der Statorabschnitt 18 (vgl.
Die Hülse 70 der Statoreinheit 16 ist nun erfindungsgemäß als einstückiges KunststoffSpritzgussbauteil ausgeführt. Dies ermöglicht eine besondere Formgebung der Hülse 70.According to the invention, the
So weist die Hülse 70 der Statoreinheit 16 eine einstückig angeformte, radial auskragende Verriegelungsnase 72 auf, die dazu eingerichtet ist, in eine Ausnehmung im Gehäuse 12 der Exzenterschneckenpumpe 10 einzugreifen (vgl.
Darüber hinaus weist die Hülse 70 an ihrer Innenwandung 74 eine Riffelung 76 als angeformte Anhafterhebungen auf. Die Riffelung 76 sorgt so für eine Rauheit mit einem Mittenrauwert von mindestens Ra = 0,4 an der Innenwandung 74 der Hülse 70.In addition, the
Durch die Anhafterhebungen kann der Statorabschnitt 18 aus Gummi nach dem Spritzgie-ßen direkt ohne einen weiteren Oberflächenbearbeitungsschritt an der Innenanwandung 74 der Hülse 70 angebracht werden. Die geschieht in einem weiteren Spritzgussschritt.Due to the adhesion elevations, the
Die Anhafterhebungen stellen außer einer vergrößerten Anhaftoberfläche für den Statorabschnitt 18 auch eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen der Hülse 70 und dem Statorabschnitt 18 dar.In addition to an enlarged adhesion surface for the
Die Riffelung 76 kann wie gezeigt entlang des Umfangs vollständig umlaufen, sie kann aber auch nur abschnittsweise vorhanden sein.The
Wie insbesondere aus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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