DE10241753C1

DE10241753C1 - Stator für Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE10241753C1
Application number: DE10241753A
Authority: DE
Inventors: Michael Robby; Hisham Kamal
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: NETZSCH PUMPEN & SYSTEME GMBH, DE
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: WO2004025124A1; EP1552149B1; US20050147516A1; JP2005538298A; BR0306307A; EP1552149A1; AU2003266122A1; DE10393756D2; BR0306307B1; US7137795B2

Abstract

Beschrieben wird ein Stator für Exzenterschneckenpumpen mit einem Hohlkörper aus elastischem Material, welcher einen Mantel aus mehreren miteinander verbundenen, sich in Längsrichtung erstreckenden Segmenten aufweist.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Exzen terschneckenpumpe mit einem schraubenförmigen Rotor. Der Stator weist einen ebenfalls schraubenförmig gestalteten Hohlraum zur Aufnahme des Rotors auf und besteht meist aus einem elastischen Material, welches von einem steifen Mantel umschlossen ist.

Stand der Technik

Bei den dem Stand der Technik entsprechenden Statoren wird entweder ein fester oder ein aus mehreren Segmenten zusammengesetzter steifer Mantel zur Aufnahme des elasti schen Materials des Stators eingesetzt.

So ist in der US 4,313,717 ein Statormantel offenbart, welcher aus drei identischen, axial angeordneten Mantel segmenten besteht, welche mittels eines Bandes zusammen geklemmt werden. Bei diesem Mantel sind somit 3 an den Umfang des Stators angepasste Mantelsegmente sowie die entsprechenden Spannmittel zum Spannen des Statormantels um den Stator selbst notwendig. Ohne diese Spannmittel können die Mantelsegmente nicht am Stator gehalten wer den.

Aus der DE 33 12 197 C2 ist eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Mantel, welcher durch Formschluss miteinander verbundene Segmente aufweist, bekannt. Dabei sind die Ränder benachbarter Segmente derart gestaltet, dass sie nach Art von Nut und Feder ineinander greifen. Diese Befestigungen nach Art von Nut und Feder weisen Anlage flächen auf, sodass diese nicht gegeneinander beweglich sind. Weiterhin sind diese Befestigungen ausschließlich an den Enden der Segmente vorgesehen, während entlang der übrigen Außenflächen sogar ein Abstand der Segmente voneinander vorgesehen ist, um eine Verstellung des Durchmessers zur Anpassung entsprechend dem Stator verschleiß zu ermöglichen. Hierzu sind allerdings zusätz liche Spannmittel notwendig.

Diese dem Stand der Technik entsprechenden Statoren von Exzenterschneckenpumpen haben den Nachteil, dass für jede Größe, d. h. für jeden Durchmesser eines Stators ein spezieller Mantel, der an diesen Durchmesser angepasst ist, vorgesehen werden muss. Somit fallen für jeden Pumpentyp erneut Konstruktionskosten, Werkzeugkosten und Fertigungskosten für den Mantel an. Zudem ergibt sich bei einem breiten Fertigungsprogramm ein hoher Aufwand in der Lagerhaltung für unterschiedliche Pumpentypen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stator einer Exzenterschneckenpumpe derart zu gestalten, dass ein kostengünstiger und vereinfachter Aufbau möglich ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Pa tentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der erfindungsgemäße Stator für Exzenterschneckenpumpen umfasst einen Hohlkörper aus elastischem Material, wel cher von einem Mantel aus Segmenten umschlossen ist. Die Längskanten der Segmente sind derart ausgebildet, dass benachbarte Segmente ineinander greifen, um eine auf Zug belastbare formschlüssige Verbindung herzustellen. Eine solche Verbindung kann beispielsweise nach Art von Nut und Feder ausgestaltet sein. Wesentlich für die erfin dungsgemäße Ausgestaltung ist jedoch, dass die derart verbundenen Segmente gegeneinander beweglich sind. In einem typischen Fall beträgt ein solcher Winkelbereich ca. 10°. Durch diese bewegliche Ausgestaltung der Verbin dung sind unterschiedliche Anzahlen von Elementen zu unterschiedlichen Durchmessern der Mäntel kombinierbar. So können beispielsweise 10, 11, 12, 13 oder auch 14 Segmente zu einem Mantel mit jeweils der Segmentzahl entsprechendem Durchmesser kombiniert werden. Ebenso können Segmente unterschiedlicher Breite miteinander kombiniert werden. Damit ist bereits mit wenigen (bei spielsweise zwei) unterschiedlichen Profilen durch ent sprechende Kombinationen und unterschiedliche Anzahlen eine Vielzahl unterschiedlicher Durchmesser des Mantels realisierbar.

Weiterhin sind erfindungsgemäß die einzelnen Segmente derart ausgestaltet, dass ihre Flächen überwiegend in einer Ebene liegen. Somit ergibt sich durch die Verbin dung mehrerer Segmente ein geschlossener Mantel in Poly gonform. Diese Polygonform greift nun in eine entspre chende Polygonform der Außenseite des Hohlkörpers aus elastischem Material ein, so dass sich ein Formschluss zur Übertragung des Drehmoments ergibt.

Die Segmente selbst können aus einer Vielzahl unter schiedlicher Materialien hergestellt werden. Besonders geeignet sind metallische, keramische, elastomere bzw. thermoplastische Materialien. Ebenso können die Segmente aus Kombinationen unterschiedlicher Materialien bestehen. So ist beispielsweise eine Kombinationen aus einer metal lischen Längskante und einem zwischen den Längskanten angeordneten Elastomer zum Ausgleich von Toleranzen einsetzbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist die Verbindung der Segmente untereinander derart ausgestaltet, dass diese in Längsrichtung zusammengescho ben werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung weisen die Längskanten der Segmente kreisförmige, ineinander greifende Profile auf. Durch diese kreisförmi ge Anordnung lässt sich eine Beweglichkeit in einem großen Winkelbereich besonders einfach realisieren.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Längskanten der Segmente kantige Profile, wie bei spielsweise Vielkant- oder Schwalbenschwanzprofile, aufweisen. Um eine ausreichende Beweglichkeit zu gewähr leisten sind hier entsprechende Abstände vorzusehen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung der Längskanten der Segmente vorgesehen. Eine solche Verbin dung kann beispielsweise eine Schweiß- oder auch eine Klebeverbindung sein. Eine solche Verbindung wird sinn vollerweise erst nach dem Zusammenschieben der einzelnen Segmente vorgenommen. So können mittels der kraftschlüs sigen Verbindung die einzelnen Segmente in einem vorgege benen, der endgültigen Konfiguration entsprechenden Winkel miteinander fixiert werden.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen minde stens einem, vorzugsweise mehreren Segmenten und dem Hohlkörper aus elastischem Material vorgesehen. Eine solche Verbindung kann beispielsweise durch Anvulkanisie ren oder Kleben erfolgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist der Hohlkörper aus elastischem Material derart gestaltet, dass er an den Stirnseiten die Segmente über lappt. Dadurch ergibt sich eine Abdichtung der Segmente durch das elastische Material des Hohlkörpers.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest einige Segmente aus einem mechanisch steifen Material bestehen, welches gegenüber dem Hohlkörper aus elastischem Material eine wesentlich höhere Steifigkeit aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung weisen zumindest einige der Segmente ein elastisches Material auf.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass mindestens ein Spannmittel vorgesehen ist, mit dem der Durchmesser des aus Segmenten bestehenden Mantels fixiert bzw. justiert werden kann. Dadurch ist es mög lich, eine Anpassung des Durchmessers bei zunehmendem Verschleiß des Hohlkörpers aus elastischem Material vorzunehmen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Segmente derart dimensioniert, dass er den Wärmeausdehnungskoeffi zienten des Hohlkörpers aus elastischem Material kompen siert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung weisen die Segmente einen oder mehrere Hohlräume auf. Diese Hohlräume finden als integrierte Heiz- und Kühlräume Verwendung. Die Heiz- und Kühlräume der einzel nen Segmente können miteinander verbunden werden und somit an eine Heiz- oder Kühleinrichtung angeschlossen werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.

Fig. 1 zeigt in allgemeiner Form schematisch einen erfindungsgemäßen Statoraufbau.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Mantel in perspekti vischer Ansicht.

Fig. 3 zeigt ein einzelnes Segment.

Fig. 4 zeigt Segmente unterschiedlicher Länge.

Fig. 5 bis 7 zeigen unterschiedliche Kombinationen von Segmenten

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Statoraufbau im Schnitt dargestellt. Ein Stator für eine Exzenterschnec kenpumpe weist einen Hohlkörper aus vorzugsweise elasti schem Material (1) auf. In einem schraubenförmigen Hohl raum (2) ist ein ebenfalls schraubenförmiger Rotor (3) aufgenommen. Die Außenkontur (7) des Hohlkörpers aus elastischem Material hat einen polygonförmigen Quer schnitt. Der Mantel, welcher den Hohlkörper umfasst, besteht aus mehreren Segmenten (4a, 4b, 4c), welche sich in Längsrichtung (axial) des Hohlkörpers erstrecken. Die Segmente sind formschlüssig miteinander verbunden. Die Verbindung ist auf Zug belastbar und begrenzt somit die Ausdehnung des Umfangs des Hohlkörpers.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Mantel perspektivisch dargestellt. Dieser Mantel besteht in diesem Beispiel aus 12 Segmenten, von denen drei beispielhaft mit 4a, 4b, 4c gekennzeichnet sind. Selbstverständlich sind auch Ausfüh rungen mit anderen Segmentzahlen, wie beispielsweise 10 Segmente oder auch 14 Segmente realisierbar. So sind auf jeden Fall mindestens drei Segmente notwendig, um einen Hohlraum einzuschließen. Die obere Grenze für die Anzahl der Segmente ergibt sich durch die Wirtschaftlichkeit der Montage.

Fig. 3 zeigt schließlich ein einzelnes Segment (4) im Schnitt. Die Verbindung der einzelnen Segmente unterein ander erfolgt hier durch ein erstes Verbindungselement (5), welches sich im Eingriff mit einem zweiten Verbin dungselement (6) eines weiteren Segments befindet. Durch die spezielle hier vorgeschlagene Ausgestaltung sind die Segmente in einem gewissen Winkelbereich gegeneinander beweglich.

In Fig. 4 sind beispielhaft Segmente unterschiedlicher Länge dargestellt, aus denen sich durch Kombination Mäntel verschiedener Durchmesser herstellen lassen. Diese sind nachfolgend bezeichnet als Typ 1 (11), Typ 2 (10), Typ 3 (9) und Typ 4 (8). Selbstverständlich sind beliebi ge Abmessungen von Segmenten Gegenstand der Erfindung.

In Fig. 5 ist eine Kombination aus jeweils 6 Segmenten des Typs 4 (8) und des Typs 3 (9) dargestellt, wobei die Segmente unterschiedlichen Typs jeweils abwechselnd miteinander kombiniert sind.

In Fig. 6 ist eine weitere Kombinationen unterschiedli cher Segmente dargestellt. Hierbei sind jeweils fünf Segmente des Typs 4 (8) sowie des Typs 2 (10) abwechselnd miteinander kombiniert. Hierdurch ergibt sich gegenüber der in Fig. 5 dargestellten Anordnung eine andere Form der Außenkontur und ein anderer Durchmesser.

In Fig. 7 ist eine Kombination aus 12 gleichartigen Segmenten des Typs 3 (9) dargestellt. Die Darstellungen der unterschiedlichen Kombinationen von Segmenten in den verschiedenen Figuren sind nicht maßstabsgerecht.

Bezugszeichenliste

1

Hohlkörper aus elastischem Material

2

schraubenförmiger Hohlraum

3

Rotor

4

,

4

a,

4

b,

4

c Segmente

5

Erstes Verbindungselement

6

zweites Verbindungselement

7

Außenseite des Hohlkörpers aus elastischem Materi al

8

Segment Typ

4

9

Segment Typ

3

10

Segment Typ

2

11

Segment Typ

1

Claims

1. Stator für Exzenterschneckenpumpen, umfassend einen Hohlkörper (1) aus elastischem Material, welcher ei nen schraubenförmigen Hohlraum (2) zur Aufnahme ei nes Rotors (3) aufweist und auf der Außenseite mit einem Mantel versehen ist, der aus mehreren sich in axialer Richtung erstreckenden und miteinander ver bundenen Segmenten (4, 4a, 4b) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass
die Längskanten der Segmente derart ausgebildet sind, dass benachbarte Segmente ineinander greifen und eine auf Zug belastbare formschlüssige Verbin dung herstellen,
die Flächen der Segmente überwiegend in einer Ebene liegen, so dass sich durch die Verbindung mehrerer Segmente zu einem geschlossenen Mantel eine Polygon form ergibt und
die Außenseite (7) des Hohlkörpers aus elastischem Material eine Polygonform mit einer Anzahl von Flä chen entsprechend der Anzahl der Segmente aufweist, sodass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlkörper aus elastischem Material und den mit einander verbundenen Segmenten ergibt.

2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskanten der Segmente (4, 4a, 4b) derart aus gebildet sind, dass sie in Längsrichtung zusammenge schoben werden können.

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskanten der Segmente (4, 4a, 4b, 4c) kreis förmige, ineinander greifende Profile aufweisen.

4. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskanten der Segmente (4, 4a, 4b, 4c) kanti ge, ineinander greifende Profile aufweisen.

5. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung der Seg mente untereinander vorgesehen ist.

6. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen den Segmenten und dem Hohlkörper aus elastischem Ma terial vorgesehen ist.

7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper aus elastischem Material die Stirn seiten der Segmente überlappt.

8. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel Segmente umfasst, welche aus einem Mate rial bestehen, welches eine wesentlich höhere Stei figkeit gegenüber dem Hohlkörper aus elastischem Ma terial aufweist.

9. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel Segmente aus elastischem Material um fasst.

10. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zusätzliches Spannmittel zur Verrin gerung des Durchmessers des aus einzelnen Segmenten bestehenden Mantels vorgesehen ist, evtl. als ver stellbares Segment ausgeführt.

11. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein verstellbares Segment als Spannmittel für den Mantel vorgesehen ist.

12. Stator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Segmente ent sprechend dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Hohlkörpers aus elastischem Material dimensioniert ist, so dass dieser kompensiert wird.

13. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente mit Hohlräumen versehen sind.

14. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente längsgerichtete Hohlräume zur Zu- oder Ableitung von Kühl- oder Heizmittel aufweisen.