DE10335966B3

DE10335966B3 - Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE10335966B3
Application number: DE2003135966
Authority: DE
Inventors: Johann Kreidl; Helmuth Weber; Thomas Ribbe
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-08-05
Also published as: EP1654467A1; WO2005015034A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Antrieb, der über eine Zwischenwelle mit einer Rotor/Statorkombination in Verbindung steht, wobei die Zwischenwelle ohne Zwischenschaltung von Gelenken sowohl mit dem Rotor als auch mit dem Antrieb oder einer Antriebswelle verbunden und der Querschnitt der Zwischenwelle mehrmalig reduziert ist, wobei die Zwischenwelle mindestens zwei versetzt zueinander angeordnete, senkrecht zur Längsachse der Zwischenwelle verlaufende Stege aufweist und zwischen den Stegen eine Zwischenwand angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Antrieb der über eine Zwischenwelle mit einer Rotor/Statorkombination in Verbindung steht, wobei die Zwischenwelle ohne Zwischenschaltung von Gelenken sowohl mit dem Rotor als auch mit dem Antrieb oder einer Antriebswelle verbunden und der Querschnitt der Zwischenwelle mehrmalig reduziert ist.
Die Entwicklung auf dem Gebiet der Exzenterschneckenpumpen, insbesondere bei Zwischenwellen zeigt, daß wegen der günstigen Materialeigenschaften von Titan dieses Material sehr häufig für Zwischenwellen, auch Biegestäbe genannt, Verwendung findet, da hiermit die Länge der Zwischenwellen verkürzt werden kann. Ein Anwendungsbeispiel geht hierzu aus der EP 845 597 A1 hervor. Da Titan bzw. Titanlegierungen sehr teuer sind, wird versucht, auch mit anderen kostengünstigeren Materialien oder Wellengestaltungen gleiche oder ähnlich gute Biegeeigenschaften zu erzielen.
Ein Beispiel dazu geht aus der DE 198 13 999 C1 hervor. Hier kommt ein einteiliges Bauteil, zusammengesetzt aus dem exzentrisch umlaufenden Rotor, einer Kupplungsstange und einer Verbindungswelle zum Einsatz. Die Kupplungsstange entspricht hierbei dem sogenannten Biegestab. Zur Verbesserung der biegeelastischen Eigenschaften ist die Kupplungsstange im Bereich des Saugstutzens des Sauggehäuses und unmittelbar vor dem Rotor mit Kerben versehen, die eine Querschnittsreduzierung sowohl gegenüber der Verbindungswelle als auch gegenüber dem Rotor und der Kupplungsstange darstellen. Die Kerben wirken aufgrund dieser Querschnittsreduzierung wie Gelenke. Eine Reduzierung des Materialquerschnitts begünstigt zwar die Verformbarkeit des Materials, eine ausreichende Verkürzung der Kupplungsstange, sprich Biegestab, kann hierdurch nicht erreicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung liegt deshalb darin, eine Verbindungswelle zum Ausgleich der Exzentrizität so zu gestalten, daß damit auch ohne Verwendung von Titan bzw. Titanlegierungen eine wesentliche Reduzierung der Länge der Welle mit ausreichender Festigkeit und Elastizität möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäße Weiterbildungen gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Zwischenwelle mindestens zwei um 30 bis 90° versetzt zueinander parallel angeordnete senkrecht zur Längsachse der Zwischenwelle verlaufende Stege auf, deren Dicke 5-20 % des Wellendurchmessers der Zwischenwelle entspricht. Der Winkelbereich, um den die Stege jeweils zueinander versetzt angeordnet sind, wird in Abhängigkeit der Querschnittsgröße der Zwischenwelle gewählt. Der Versatz um 30 ° wird nur bei kleinen Pumpenbaugrößen zum Einsatz kommen, da hier nur eine kleine Exzentrizität ausgeglichen werden muß.

Bei größeren Pumpen mit dementsprechend groß dimensionierten Zwischenwellen und Rotor/Statorkombination wird ein Versatz der Stege um 90° vorgesehen, da hiermit auch das Umlaufverhalten der Zwischenwelle verbessert werden kann. Dies ist auf die verbesserten Biegeeigenschaften beim Übergang der Vertikalauslenkung in die Horizontalauslenkung der Zwischenwelle zurückzuführen. Dieses verbesserte Umlaufverhalten kann auch durch eine zusätzliche Nut im Steg bewirkt werden, die die Elastizität nochmals erhöht.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung weist die Zwischenwelle über einen bestimmten Längenbereich einen größeren Wellendurchmesser auf als an deren Enden. Dieser Bereich kann wiederum einen anderen als einen runden Querschnitt, z.B. einen quadratischen oder polygonen, aufweisen. Die quadratische Formung des Querschnitts erhöht die Drehstabilität und die Festigkeit des mit Stegen oder Kerben versehenen Wellenbereichs, wobei sich die Stege diametral von Längskante zu Längskante erstrecken.

Aus einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung geht hervor, daß die Stege eine Breite von bis zu 50 % des Durchmessers der Zwischenwelle aufweisen. Diese Breite ist abhängig von den Materialeigenschaften, von der auszugleichenden Exzentrizität, von der Wellenlänge und der Kraft, die auf den Rotor übertragen werden muß, um eine vorgesehene Pumpenleistung zu erzeugen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert:

1 dreidimensionale Darstellung der Zwischenwelle mit quadratischem Teilbereich

2 Seitenansicht der Zwischenwelle nach 1

3 Vertikalschnitt durch die Zwischenwelle in Richtung A-A

4 Seitenansicht der Zwischenwelle

5 Längsschnitt der Zwischenwelle in Richtung B-B

6 Dreidimensionale Darstellung der Zwischenwelle mit verstärktem kreiszylindrischem Teilbereich

7 Querschnitt der Zwischenwelle

8 Vertikaler Längsschnitt in Richtung A-A

9 vergrößerter Teilbereich der Zwischenwelle

Die 1 und 2 zeigen eine Zwischenwelle 10 mit zylindrischen Wellenenden 12, 14, die Bohrungen 16, 18 aufweisen. Anhand von nicht dargestellten Bolzen wird die Zwischenwelle 10 damit einerseits mit einem Rotor und andererseits mit einer Antriebs- oder Lagerwelle verbunden. Der gesamte von den Wellenenden 14, 16 begrenzte Innenbereich der Zwischenwelle 10 ist hier mit jeweils um 90° versetzten Stegen 20, 22 versehen. Diese Stege 20, 22 entstehen z.B. durch das Ausfräsen von Material, wobei die Zwischenwelle 10 für jede der dabei entstehenden Nuten um 90° gedreht wird. Das Werkzeug oder die Zwischenwelle 10 werden bei jedem weiteren Fräsvorgang um eine Strecke entlang der Längsachse der Zwischenwelle 10 versetzt, die größer ist als die Breite des Fräswerkzeugs. So sind die Stege 20, 22 jeweils von Zwischenwänden 24, 26 begrenzt. Die Dicke der Zwischenwände 24, 26 wird abhängig von der benötigten Kraft zur Übertragung der Antriebsleistung ausgelegt. Im Ausführungsbeispiel entspricht die Dicke der Zwischenwände 24, 26 der Dicke der Stege 20, 22. Die Dickenverhältnisse sind natürlich auch vom Material der zur Fertigung verwendeten Zwischenwelle 10 abhängig. Ebenso wie beim Einsatz von Kunststoff kann die Zwischenwelle 10 auch bei der Verwendung von Metall- oder Edelmetallverbindungen gegossen oder geschmiedet werden.

Der Schnitt nach 3 zeigt die diametrale Anordnung des Steges 22 von einer Längskante 28 zur anderen Längskante 30. Der Bereich in dem die Stege 20, 22 angeordnet sind, hat hier einen Querschnitt mit quadratischer Form.

Die Seitenansicht gem. 4 läßt alle Stege 20, 22 der Zwischenwelle 10 erkennen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Stege 20, 22 mit den dazugehörigen Zwischenwänden 24, 26 über nahezu die gesamte Länge der Zwischenwelle 10 angeordnet.

Die im Längsschnitt nach Schnittlinie B-B in 5 dargestellte Zwischenwelle 10 läßt die Gestaltung und Lage der Stege 20, 22 bei einem Versatz von 90° zueinander erkennen. Die obere und die untere Seite der Stege 20, 22 ist hier beispielsweise rund ausgeformt, was durch die Form des eingesetzten Fräsers entsteht. Der Übergang der Stege zu den Zwischenwänden hat die Form von Radien, angepaßt an die Belastung der Stäbe. Wird die Zwischenwelle 10 durch einen Gieß- oder Spritzgießvorgang hergestellt, kann die Oberflächenform auch als plane Fläche ausgeformt sein.

Aus den 6 und 7 geht eine im Querschnitt kreisförmige Form des Bereichs hervor, in dem die Stege 20', 22' angeordnet sind.

In der in 8 dargestellten Ausführung sind die Stege 20', 22' wiederum um 90° versetzt.

Die unterschiedliche Dicke der Stege 20' läßt sich aus 9 entnehmen, bei welchen die Dicke von 2,6 mm bis auf 2 mm von links nach rechts reduziert ist. Damit wird die Dicke der Stege von den Wellenenden zur Wellenmitte reduziert, um die guten Biegeeigenschaften und die hohe Kraftübertragung zu sichern. Lediglich im mittleren Bereich der Welle bleiben die Stegdicken gleich. Die Zwischenwände 24, 26 verlaufen unter einem Winkel von 10° in Richtung Steg 20' aufeinander zu.

10: Zwischenwelle
12: Wellenende
14: Wellenende
16: Bohrung
18: Bohrung
20: Steg
22: Steg
24: Zwischenwand
26: Zwischenwand
28: Längskante
30: Längskante

Claims

Exzenterschneckenpumpe mit einem Antrieb, der über eine Zwischenwelle (10) mit einer Rotor/Statorkombination in Verbindung steht, wobei die Zwischenwelle (10) ohne Zwischenschaltung von Gelenken sowohl mit dem Rotor als auch mit dem Antrieb oder einer Antriebswelle verbunden und der Querschnitt der Zwischenwelle (10) mehrmalig reduziert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (10) mindestens zwei versetzt zueinander angeordnete, senkrecht zur Längsachse der Zwischenwelle verlaufende Stege (20, 20', 22', 22) aufweist und zwischen den Stegen (20, 20', 22, 22') eine Zwischenwand (24, 26) angeordnet ist.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege 20, 20', 22, 22') jeweils 30 bis 90 ° versetzt zueinander nebeneinander entlang der Längsachse angeordnet sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Stege (20, 20', 22, 22') 5-30 % des Durchmessers der Zwischenwelle (10) beträgt.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (20, 20', 22, 22') in einem Bereich der Zwischenwelle (10) mit größerem Wellendurchmesser angeordnet sind.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (10) im Bereich der Stege einen quadratischen, runden, ovalen oder rohrförmigen Querschnitt aufweist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (20, 22) bei quadratischem Querschnitt der Zwischenwelle jeweils diagonal von Längskante (28) zu Längskante (30) verlaufen.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (20, 20', 22, 22') keine planen Flächen, sondern ein gerundetes Profil aufweisen
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (10) über eine Länge von mindestens 30 % ihrer Gesamtlänge mit Stegen (20, 20', 22, 22') versehen ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (10) mindestens im Bereich der Stege (20, 20', 22, 22') mit einer Schutzhülle versehen ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Nut in Längsrichtung der Stege (20, 20', 22, 22') vorgesehen ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (20, 20', 22, 22') eine Breite von 5 bis 80 % des Durchmessers der Zwischenwelle (10) aufweisen.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (24', 26') parallel oder konisch zueinander verlaufen.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (24, 24', 26, 26') eine Dicke aufweisen, die kleiner oder gleich als die Dicke der Stege (20, 20', 22, 22') ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Stege (20, 20', 22, 22') von den Wellenenden zur Wellenmitte kontinuierlich oder schrittweise reduziert ist.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Stege in der Wellenmitte auf einer Länge von 20 bis 80 % der gesamten Länge der Zwischenwelle unverändert ist.