DE1302962B

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Publication number: DE1302962B
Application number: DE1964A0047152
Authority: DE
Priority date: 1964-08-18
Filing date: 1964-09-23
Publication date: 1971-04-08
Also published as: SE307736B; US3286642A; GB1033879A; FR1435427A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Ausgleichsvorrichtung bei Exzenterschneckenpumpen mit in einem zylindrischen starren Statorgehäuse angeordnetem Stator aus elastischem Material, der von dem Statorgehäuse durch einen Zwischenraum getrennt ist, und mit einem Rotor, dessen äußere Schraubengänge den inneren Schraubengängen des Stators zur Förderung von Pumpenmedium gegenüberstehen. The invention relates to a hydraulic compensation device in eccentric screw pumps with arranged in a cylindrical rigid stator stator made of elastic material, which is from the stator housing is separated by a gap, and with a rotor, the outer The screw threads face the inner screw threads of the stator for conveying the pump medium.

Bei Pumpen dieser Art ist normalerweise der elastische Stator mit Paßsitz in das zylindrische Statorgehäuse eingeschoben. Dies bedeutet, daß die äußere Mantelfläche des Stators nicht mit Abdichtung an der Innenfläche des Statorgehäuses anliegt, sondern daß ein gewisses, wenn auch geringes Spiel um den Stator vorhanden ist, so daß. an dessen Außenseite sich ein schmaler Zwischenraum bilden kann. Dieser Zwischenraum ist nach der Auslauf- oder. Druckseite hin offen, da der Stator von der entgegengesetzten Seite eingeschoben ist. Wenn die Pumpe in Gang gesetzt wird und ein Druck sich an der Auslaufseite zu entwickeln beginnt, pflanzt sich dieser in dem Zwischenraum fort und erfaßt den Stator in einem äußeren »hydraulischen Griff«, wobei der Zustand statisch ist, so daß der Auslaufdruck an der gesamten Außenfläche des Stators vorherrscht. Dieser Druck wird durch die horizontale, gestrichelte Linie im Diagramm oben in der Figur dargestellt. Im Gegensatz hierzu, steigt der Druck im Inneren des Stators, d.h. im Pumpenraum, fortlaufend anwachsend von Null am Einlauf bis auf P_max am Auslauf, welches graphisch durch die ausgezogene Linie im Diagramm dargestellt ist. In der Nähe des~Eihlaufs wird der Stator somit einem Überdruck vpn_xaußen her ausgesetzt und wir ·., haben den Kontraktionsfall. Ih diesem Fall »drängt« der Schraubenkolben im Stator in der Nähe des Einlaufe, mit dem Ergebnis eines fallenden Pumpendrucks und verschlechterter Pumpenleistung. Wenn man jedoch andererseits die Mündung des Spalts zur Druckseite hin mit geeigneten Mitteln abdichtet oder das zylindrische Pumpengehäuse mit dem Stator umkehrt, so daß der Spalt an der Saugseite offen ist, so wird das Druckverhältnis umgekehrt und der Statorⁱ ' verformt sich dann an der Druckseite nach außen, d. h., er erfährt hier eine Ausdehnungsverformung (Expansionsfall). Die absolute Größe der Änderung ist zwar sehr klein, verursacht aber doch eine gewisse Leckage, die insbesondere über den Gewindespitzen der Schraubenkolbengänge und den Statorgewindegängen auftritt. Dies macht sich vor allem bei ziemlieh hohem Druck in der Größenordnung von 10 kg/cm² bemerkbar, so daß auch hier die Pumpenwirkung verschlechtert wird. Im Prinzip könnte man das Problem dadurch lösen, daß der Stator mit abdichtendem Preßsitz in sein hülsenförmiges Gehäuse . eingesetzt oder ganz einfach festvulkanisiert wird. Eine solche Lösung hat sich jedoch als praktisch undurchführbar erwiesen, da der Stator dadurch völlig »steif« wird und die Leistung der Pumpe sich stark verschlechtert. Aus pumpengeometrischen und anderen, bisher noch nicht völlig geklärten Gründen wird eine gewisse Nachgiebigkeit vom Stator gefordert und er darf nicht vollends festgespannt werden.In pumps of this type, the elastic stator is normally inserted with a snug fit into the cylindrical stator housing. This means that the outer circumferential surface of the stator does not lie against the inner surface of the stator housing with a seal, but that there is a certain, albeit slight, play around the stator, so that. on the outside of which a narrow space can form. This gap is after the run-out or. The pressure side is open because the stator is pushed in from the opposite side. When the pump is started and pressure begins to develop on the outlet side, it propagates into the gap and grips the stator in an external "hydraulic grip", the state being static so that the outlet pressure is applied to the whole Outer surface of the stator predominates. This pressure is represented by the horizontal dashed line in the diagram at the top of the figure. In contrast to this, the pressure inside the stator, ie in the pump chamber, increases continuously from zero at the inlet to P _max at the outlet, which is shown graphically by the solid line in the diagram. In the vicinity of the course the stator is _{exposed to an overpressure vpn x from the} outside and we ·., Have the contraction case. In this case, the screw piston in the stator "pushes" near the inlet, with the result that the pump pressure drops and the pump performance deteriorates. If, on the other hand, the opening of the gap on the pressure side is sealed with suitable means or the cylindrical pump housing with the stator is reversed so that the gap is open on the suction side, the pressure ratio is reversed and the stator ⁱ 'then deforms on the pressure side to the outside, ie it experiences an expansion deformation (expansion case). The absolute size of the change is very small, but it does cause a certain amount of leakage, which occurs in particular over the thread tips of the screw piston threads and the stator threads. This is particularly noticeable at a fairly high pressure of the order of magnitude of 10 kg / cm ² , so that the pumping action is also worsened here. In principle, the problem could be solved in that the stator with a sealing press fit in its sleeve-shaped housing. used or simply vulcanized into place. However, such a solution has proven to be practically impracticable, since it makes the stator completely "stiff" and the performance of the pump is greatly impaired. For reasons related to the geometry of the pump and other reasons that have not yet been fully clarified, a certain flexibility is required of the stator and it must not be fully tightened.

Diese Erscheinungen treten auch dann auf, wenn man hydraulische Ausgleichsvorrichtungen der eingangs genannten Art vorsieht, bei denen ein allseitig geschlossener Zwischenraum zwischen dem Stator und dem Statorgehäuse mit ruhendem hydraulischem Gegendruckmedium vorhanden ist. Dabei ist der ruhende hydraulische Gegendruck in dem Zwischenraum über die ganze Länge des elastischen Stators gleichbleibend, während der Druck in dem Innenraum des Stators von der Saugseite nach der Druckseite hin ständig ansteigt.These phenomena also occur when using hydraulic balancing devices of the initially mentioned mentioned type provides, in which a space between the stator that is closed on all sides and the stator housing with static hydraulic counterpressure medium is present. Here is the static hydraulic counterpressure in the space over the entire length of the elastic stator constant, while the pressure in the interior of the stator from the suction side to the pressure side steadily increases.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist deshalb die Schaffung einer hydraulischen Ausgleichsvorrichtung der eingangs genannten Art, welche diese störenden Statorverformungen beseitigt und einen hohen Pumpendruck zuläßt.The object on which the invention is based is therefore to create a hydraulic compensation device of the type mentioned above, which eliminates these disturbing stator deformations and a allows high pump pressure.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Zwischenraum an der Druckseite oder an der Saugseite des Pumpenförderraumes offen und an der der offenen Seite jeweils gegenüberliegenden starr befestigten Seite des Stators durch einen dünnen Kanal mit dem Pumpensaugraum bzw. Pumpendruckraum verbunden ist und daß der Zwischenraum so klein ist, daß das von der Druckseite mit erhöhtem Druck nach der Saugseite mit wesentlich niedrigerem Druck hindurchgeleitete Pumpenmedium auf den elastischen Stator einen von der Druckseite abnehmenden Außendruck ausübt, der an allen Stellen des Stators mit dessen Innendruck übereinstimmt.The invention solves this problem in that the space on the pressure side or on the suction side of the pump delivery chamber open and rigidly attached to the opposite side of the open side Side of the stator through a thin channel with the pump suction chamber or pump pressure chamber is connected and that the gap is so small that that from the pressure side with increased pressure after the suction side with significantly lower pressure, pump medium passed through to the elastic one Stator exerts a decreasing external pressure from the pressure side, which at all points of the stator with whose internal pressure matches.

Durch die Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß der Stator am Einlauf nicht mehr radial nach innen bzw. am AusJauf nicht mehr radial nach außen gedrängt wird. Dadurch erhält man einen merkbar erhöhten Pumpendruck und einen verbesserten Wirkungsgrad. The invention achieves the advantages that the stator no longer moves radially at the inlet inside or at AusJauf is no longer pushed radially outwards. This gives you one noticeable increased pump pressure and improved efficiency.

Es ist zwar bekannt, bei Exzenterschneckenpumpen mit elastischem nur an der Saugseite gehaltenem Stator und zentrisch umlaufendem Rotor den Zwischenraum zwischen Stator und Gehäuse mit Pumpenmedium an der Druckseite zu füllen und dieses an der Saugseite durch Kanäle abzuleiten, um den elastischen Stator bei seinen exzenterförmigen Bewegungen möglichst reibungsfrei zu lagern. Das erfordert aber einen Zwischenraum mit verhältnismäßig großer radialer Ausdehnung, in welchem das Gegendruckmedium ebenfalls, wie bei den bekannten Pumpenausführungen, mit ruhendem Gegendruck über die ganze Länge des Stators gleichbleibenden hohen Gegendruck auf den elastischen Stator ausübt, so daß Druckausgleich zwischen Innen- und Außenseite des Stators wie bei den bekannten Pumpen dieser Art ebenfalls nicht erreicht wird und die durch den elastischen Stator angestrebte bessere Abdichtung des Rotors über dessen Länge nicht gleichmäßig ist und die Förderleistung der Pumpe ungünstig beeinflußt wird.It is known that in eccentric screw pumps with elastic only held on the suction side Stator and centric rotating rotor the space between stator and housing with pump medium to fill on the pressure side and to divert this on the suction side through channels to the elastic To store the stator with as little friction as possible during its eccentric movements. That requires but an intermediate space with a relatively large radial extent in which the counterpressure medium also, as with the known pump designs, with static back pressure over the entire length of the stator exerts a constant high counterpressure on the elastic stator, so that Pressure equalization between the inside and outside of the stator as in the known pumps of this type is also not achieved and the better sealing of the rotor sought by the elastic stator is not uniform over its length and the delivery rate of the pump is adversely affected.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes dargestellt, in dem eine Ausführung einer Exzenterschneckenpumpe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im vertikalen Längsmittelschnitt gezeigt wird und die zwischen dem Einlauf und dem Auslauf eintretende fortlaufende Drucksteigerung im Pumpenraum in einem darüber gezeichneten Diagramm veranschaulicht ist.In the drawing, an embodiment of the subject is shown in which an execution an eccentric screw pump with the device according to the invention in vertical longitudinal center section is shown and the continuous pressure increase occurring between the inlet and the outlet is illustrated in the pump room in a diagram drawn above.

Das Pumpengehäuse der in der Zeichnung dargestellten Schraubenpumpe besteht aus drei Teilen, und zwar aus einem Einlaufteil 10, einem Auslaufteil 12 und einem dazwischenliegenden zylindrischen Statorgehäuse 14, wobei diese Teile durch (nicht gezeigte) Zugbolzen zwischen den Einlauf- und Auslaufteilen 10 und 12 zusammengehalten werden. In dem Statorgehäuse 14 ist ein elastischer Stator 16 (vorzugsweise aus einer verhältnismäßig harten Qualität von Kunststoffgummi) von der Einlaufseite her mit Paßsitz ein-The pump housing of the screw pump shown in the drawing consists of three parts, namely an inlet part 10, an outlet part 12 and an intermediate cylindrical stator housing 14, these parts being held together by tension bolts (not shown) between the inlet and outlet parts 10 and 12 . In the stator housing 14 is an elastic stator 16 (preferably made of a relatively hard quality of plastic rubber) from the inlet side with a snug fit.

Claims

set, which is clamped between an outer flange 16 a formed at one end of the stator at one end of the stator housing 14 and the inlet part 10 with a seal. At the opposite end, the stator housing 14 is sealed by an O-ring 14 a. The inner circumferential surface of the stator 16, which delimits the actual pump chamber on the outside, is designed as a flat, rounded screw thread with two turns. This inner helical surface cooperates with a rotor 20, the outer surface of which is also designed as a screw thread, but which has only one thread and a pitch which corresponds to only half that of the stator thread. Furthermore, the tip of the screw piston thread is pointed more sharply than the tips of the stator thread. Between the rotor 20 and the stator 14, closed cavities are formed which, during the rotation of the rotor 20, move continuously in the axial direction from the inlet to the outlet while the pump medium is being conveyed. While the rotor 20 rotates around its axis, it simultaneously performs an eccentric movement in the stator 16 with the radius e. In order to enable the necessary eccentric movement of the rotor in the stator, it is driven via a suitable type of articulated coupling. In the embodiment shown, the rotor 20 is made hollow, the inner cavity 22 being closed to the outlet side 12 a of the pump, but being open to the inlet side 10 a, which is also designed as the drive side. An intermediate shaft 24 is connected between the rotor 20 and a drive shaft 26, this intermediate shaft 24 being connected at its ends to the rotor 20 at its outlet end or to the drive shaft 26 by a special cardan or universal joint 30, which is connected by the eccentric Movement of the rotating piston 20 due to the conical oscillation of the intermediate shaft 24 absorbs. According to the invention, a thin channel 18 is provided in the stator 16 which penetrates the stator flange 16a, as shown in the drawing. This means that that area of the outer circumferential surface of the stator 16 which is furthest away from the pressure side of the pump, through the channel 18 with the low pressure side, i. H. the enema. When the pump is put into operation and a pressure begins to develop in the drain, a small flow of the pump medium will thus flow along the outer surface of the stator through the extremely thin space which is present here and through the channel 18 to the inlet. The state on the outer surface of the stator 16 is now dynamic, and since the length of the gap can, practically and on average, be regarded as constant over the entire length of the stator 16, the pressure in the gap is consequently in a straight line from the outlet pressure Pmax to the im The overpressure prevailing in the inlet falls to zero. The solid line in the diagram, which, as already mentioned, indicates the pressure distribution in the pump chamber from the inlet to the outlet, consequently at the same time represents the pressure distribution along the outer surface of the stator 16 external pressure corresponds everywhere to an opposing pressure acting on the external surface of the stator 16, which pressure is of the same order of magnitude as the internal pressure at every point. Neither an expansion nor a narrowing of the stator 16 can therefore occur, but only a pure compression of the material, which is irrelevant in this context. The invention thus achieves a hydraulic equalization of the stator, whereby the elastic deformation in one direction or the other, which reduces the working pressure, which previously occurred in screw pumps of this type, is eliminated. Extensive practical tests have shown that the introduction of this hydraulic compensation in the form of a slow backflow of the pump medium from the outlet to the inlet (actually only a slow seepage) along the outer surface of the stator has a very remarkable influence on the performance of the pump. The attachment of the channel 18 or a corresponding connection results in an immediate increase in the maximum working pressure of 1 to 2 kg / cm2 for pumps whose working pressure is in the order of magnitude of 8 to 10 kg / cm2. At the same time, the required drive power drops and, in general, the performance of the pump is improved. In the embodiment shown here, it is advisable and practical to provide a small channel 18, while other types of connections between the aforementioned stator gap and the suction and pressure side of the pump are recommended for other pump designs. As already indicated, there are no concerns that the stator is completely reversed, so that the flange 16 α provided with the channel 18 is clamped on the pressure side. The flow along the stator outer surface remains the same. According to the invention, it is therefore important in principle to achieve a flow of the pump medium along the outer surface of the stator from the outlet to the inlet, and in practice this can also be achieved by other connecting means than those described here. Patent claims:

1. Hydraulic compensating device for eccentric screw pumps with a stator made of elastic material, which is arranged in a cylindrical rigid stator housing and is separated from the stator housing by a gap, and with a rotor, the outer screw threads of which are opposite the inner screw threads of the stator for conveying pump medium, characterized in that, that the gap (17) on the pressure side (12a) or on the suction side (10 a) of the stator (16) is open and on the rigidly attached side of the stator opposite the open side through a thin channel (18) with the pump suction chamber or . Pump pressure chamber is connected and that the gap is so small that the pump medium passed through from the pressure side with increased pressure to the suction side with significantly lower pressure exerts on the elastic stator an external pressure decreasing from the pressure side, which at all points of the stator with its internal pressure matches.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Halte- und Befestigungsflansch des Stators an der Einlaufseite der Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Kanal (18) an dem Flansch (16 α) angeordnet ist und daß an der Druckseite der Zwischenraum (17) über den ganzen Umfang des Stators offen ist.2. Device according to claim 1 with holding and fastening flange of the stator on the inlet side of the pump, characterized in that that the thin channel (18) on the flange (16 α) is arranged and that on the pressure side of the Gap (17) is open over the entire circumference of the stator.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings