DE19501514A1 - Rotor für Verdrängermaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für Exzenterpumpen, Schraubenpumpen oder -motoren und dergl. Verdrängermaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die hierfür in Betracht kommenden Verdrängermaschinen sind besonders vielseitig und auch in schwierigen Fällen einsetzbare Maschinen, die etwa als Pumpen sowohl Flüssigkeiten wie auch Viskose oder inhomogene Massen mit festen Bestandteilen fördern können. Der Rotor umfaßt dabei ei­ nen Arbeitsteil, das als Wendel geformt ist und das mit einem daran angepaß­ ten Innenraum des Maschinengehäuses beim Umlauf des Rotors in axialer Richtung wandernde Berührungs- oder Engstellen und dazwischen Hohlkam­ mern bildet, in denen das zu fördernde Medium in axialer Richtung von einem Einlauf zu einem Auslauf vorbewegt wird.

Unter den vorzugsweise in Betracht kommenden Medien finden sich viele, die einen hohen Verschleiß in der Maschine bedingen. Dabei ist dann vorzugs­ weise - insbesondere wenn der Innenraum des Maschinengehäuses eine elastomere Auskleidung besitzt, der Rotor zu erneuern, was bei dessen kom­ plexem Aufbau hohe Kosten verursacht. Dabei stellt sich häufig heraus, daß der Rotor nur an wenigen, hoch beanspruchten Stellen, etwa im Bereich des Einlaufs oder auch des Auslaufs, verschlissen ist, was den Reparaturaufwand unangemessen erscheinen läßt.

Ein solcher Rotor weist nämlich typischerweise neben dem Arbeitsteil mit sei­ ner komplexen und auch nicht einfach herzustellenden Wendelform zumindest einen Antriebskopf auf, über den ein mechanisches Drehmoment auf den Ro­ tor zu übertragen bzw. von ihm abzunehmen ist. Darüber hinaus sind regel­ mäßig besondere Lagerungen und Abdichtungen vorzusehen, so daß ein auf­ wendig geformtes und gefertigtes Rotorbauteil ersetzt werden muß, unabhän­ gig von der Frage, ob abmontierbare Antriebs-, Lager- und/oder Dichtungsbau­ teile wiederverwendbar sind.

Hinsichtlich der Fertigung des Wendelteils des Rotors hat sich zwar nach der EP-PS 344 570 eine elegante, arbeits- und materialsparende Fertigung dieses Teils in Form eines Zieh- oder Preßvorgangs mit Umgestaltung eines geraden Rohres in eine Wendelform ergeben. Damit konnten Umstände, die mit frühe­ rem Gießen und spanabhebenden Bearbeitungen eines Wendelkörpers ein­ stellten, im Sinne einer Kostenersparnis, aber auch einer Materialersparnis und insbesondere einer Qualitätsverbesserung, ersetzt werden. Im übrigen aber blieb es aufwendig, einen solchen Wendelkörper etwa durch Verschweißen genau und zuverlässig mit einem Antriebskopf zu verbinden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotor zu schaffen, der unter Einsparung von Material einfacher, günstiger und schneller im Verschleißfall zu reparieren ist und der von der Fertigungsseite eine höhere Flexibilität erlaubt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einem Rotor nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese Lösung macht von der Erkenntnis Gebrauch, daß insbesondere in einem Zieh- oder Preßvorgang hergestellte Rohrwendeln geometrisch mit durchgängigen Abmessungen und Eigenschaften versehen sind und insofern mit einem Strangabschnitt eines Profilstrangs oder einer "Meterware" vergleichbar erscheinen. Dies ist eine gute Voraussetzung für eine Austauschbarkeit des wendel- oder spindelförmigen Arbeitsbereichs allein unter Aussparung des Antriebskopfs und eventuell anderer besonderer Rotor­ teile im Falle einer Reparatur oder einer Wartung. Die Vorteile für einen Repa­ raturfall liegen auf der Hand, wenn man vorsieht, daß Arbeitsteil und Antriebs­ kopf nicht mehr einstückig miteinander verbunden sind, sondern lösbar, aber verdrehsicher, zusammengekoppelt. Dies ist grundsätzlich in vielfacher, dem Fachmann geläufiger Weise möglich, wobei die Wendelform schon von ihrer Exzentrizität her Anlageflächen für eine verdrehsichere Verbindung anbietet.

Ist also ein Rotor in seinem Arbeitsteil verschlissen, dann kann er sehr viel einfacher und preisgünstiger als bisher wieder hergestellt werden, indem der Rotor ausgebaut und die lösbare Rohrwendel ausgewechselt wird, wozu sich eine sehr viel weniger aufwendige Beschaffung oder Bevorratung ergibt.

In vielen Fällen kann die Rohrwendel aber noch, indem man sie einfach um­ dreht und damit die axialen Stirnenden vertauscht, weiterverwandt werden, jedenfalls dann, wenn sich ein erhöhter Verschleiß nur stellenweise am Ein- oder Auslauf der Verdrängermaschine eingestellt hat und wenn die Rohrwen­ del mit austauschbaren, vorzugsweise sogar völlig übereinstimmenden Enden, ausgebildet ist.

Weiter ergeben sich Vorteile in der Fertigung im Sinne einer Standardisierung und vereinfachten Produktion und Lagerhaltung dadurch, daß einheitliche An­ triebsköpfe mit nach Steigung, Durchmesser oder Exzentrizität unterschiedli­ chen Rohrwendeln verbunden werden können, so daß sich insbesondere bei der Vielfalt der Einsatzbereiche solcher Verdrängermaschinen Fertigungsver­ einfachungen ergeben.

Grundsätzlich kann die lösbare, aber verdrehsichere Verbindung von Rohr­ wendel und Antriebskopf auf einen relativ kurzen axialen Bereich begrenzt sein, indem der Antriebskopf eine form- und/oder reibschlüssige Aufnahme für das ihm zugewandte Ende einer Rohrwendel erhält. Vorzugsweise wird aller­ dings vorgesehen, daß die Rohrwendel innenseitig von einem Stützkörper getragen ist, der für eine gute, insbesondere genaue und belastbare fluch­ tende Ausrichtung von Rohrwendel und Antriebskopf sorgt. Ein solcher Stütz­ körper kann dem gewendelten Innenraum der Rohrwendel angepaßt sein, indem ein entsprechender Formkern oder auch eine genau hineinpassende kleinere Rohrwendel fest mit dem Antriebskopf verbunden ist, so daß die den Arbeitsteil bildende Rohrwendel hierauf aufzuschrauben wäre.

Mit Vorteil für eine einfachere Handhabung und Herstellung wird jedoch von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß die Rohrwendel, in Achsrichtung ge­ sehen, eine kreisförmige Außen- und Innenkontur abbildet, so daß sich die Rohrwendel auf ein passendes gerades Rohr aufschieben läßt und von diesem abgestützt wird.

Zum Antriebskopf hin kann die Rohrwendel mit geläufigen Anpassungen und Dichtungen einen Abschluß finden, der ein regelmäßig unerwünschtes Eintre­ ten von Flüssigkeiten oder sonstigen Fördermedien in den Innenraum der Rohrwendel verhindert. An dem dem Antriebskopf abgelegenen Ende der Rohrwendel ist regelmäßig ein Abschluß vorzusehen, etwa in Form einer Ab­ schlußplatte oder eines Abschlußstopfens. Im Falle einer innenseitigen Abstüt­ zung der Rohrwendel durch ein zentrales Stützrohr kann eine solche Platte zu einem Ende des Stützrohrs hin mittels Verschraubung oder dergl. verspannt werden, so daß die Rohrwendel axial gegen den Antriebskopf angedrückt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch einen Rotor einer Verdrängermaschine,

Fig. 2 Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 Rohrwendel zu einem Rotor nach Fig. 1 und

Fig. 4 Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3.

Der in der Zeichnung in Fig. 1 und 2 insgesamt mit 1 bezeichnete Rotor umfaßt einen Rotorkopf 2, der hier stark vereinfacht dargestellt ist und je nach Ar­ beitsweise und Bauform der Verdrängermaschine typischerweise auch eine zumindestens arbeitskopfseitige Lagerung und einen komplexeren Antriebsan­ schluß, etwa eine Kardanwelle oder sonstige Antriebsmittel sowie Dichtungen gegen einen Übertritt des zu fördernden Mediums am Antriebskopf vorbei in andere Bereiche eines den Rotorkopf umschließenden Gehäuses oder nach außen hin umfaßt. Der Antriebskopf 2 ist mit einem Arbeitsteil 3 verbunden, dessen funktionsbestimmende Außenfläche wendelförmig gestaltet ist.

Im vorliegenden Fall wird die Wendelform durch eine Rohrwendel 4 gebildet, die nach einem vorbekannten Preß- oder Ziehverfahren aus einem geraden Rohr gewonnen wird, das über einen gewendelten Dorn oder durch eine ge­ wendelte Matrize zu ziehen ist. Eine so hergestellte Rohrwendel hat sich als herstellungsseitig so präzise ergeben, daß eine spanende Nachbearbeitung regelmäßig entfallen kann. Überdies ist es - nicht zuletzt durch die präzise di­ rekte Formgebung bedingt - möglich, die Rohrwendel dünnwandig und damit leicht und materialsparend auszuführen.

Nicht zuletzt damit werden aber auch Verschleißerscheinungen an dem Ar­ beitsteil 3 unübergehbar - schadhafte Stellen, wie sie bei herkömmlichen Ar­ beitsteilen in massiver oder starkwandiger Ausführungsform unter Inkauf­ nahme von Geräuschen, Wirkungsgradverlusten, Maschinenleistung etc. teil­ weise übersehen worden sind, verlangen hier Abhilfe.

Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Motor relativ leicht möglich, da die Rohr­ wendel 4 mit dem Antriebskopf 2 in lösbarer Verbindung steht.

In dieser Hinsicht wird die Rohrwendel 4 durch ein zentrales, gerades Stütz­ rohr 5 gehalten und zentriert. Wie nämlich insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, hat die Rohrwendel 4 unbeschadet ihrer gewundenen Form längs einer schraubenförmig verlaufenden Rohrachse als Verbindungslinie der Mittel­ punkte 6 der jeweiligen Rohrquerschnitte insgesamt in der axialen Projektion einen Umriß 7, der einen Kreis bildet, und auch ein inneres freies Lumen, wel­ ches durch einen Kreis 8 begrenzt ist. Dieser Kreis 8 ist allerdings nur die Pro­ jektion einer Wendellinie. Wird das zentrale Stützrohr in seinem Außendurch­ messer an diesen Kreis 8 angepaßt, dann kann die Rohrwendel 4 auf das Stützrohr 5 aufgeschoben und von diesem abgestützt und zentriert werden.

Um die Rohrwendel 4 auf dem Stützrohr 5 in Achsrichtung festzulegen, wird es axial eingespannt. Auf Seiten des Antriebskopfs 2 bildet dieser einen Anschlag im Bereich einer Stirnfläche 8, in der längs einer Anschlaglinie eine umlau­ fende Dichtung 9 in eine passende Nut eingelegt ist, so daß zum einen eine Anlage mit einer gewissen Elastizität, insbesondere aber mit einer hinreichen­ den Abdichtung erzielt wird, um den Innenraum zwischen Rohrwendel 4 und Stützrohr 5 hermetisch abzuschließen.

An dem gegenüberliegenden (freien) Ende des Antriebsteils 3 ist eine Ver­ schlußplatte 10 für den freien Endquerschnitt der Rohrwendel 4 vorgesehen, die gleichfalls mit einer in die Verschlußplatte 10 eingelassenen Dichtung 11 für einen hermetischen Abschluß sorgt. Die Verschlußplatte 10 wird über das Stützrohr 5 zum Antriebskopf 2 hin verspannt, wobei im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel eine Spannschraube 12 dient, die in eine mittige Gewindeboh­ rung einer fest mit dem Stützrohr 5 verbundenen Stirnplatte 13 eingreift, wobei die Spannschraube 12 an ihrem außenseitig freiliegenden Schraubenkopf festgezogen werden kann.

Ein zur Spannschraube 12 parallel verlaufender Spannstift 14, der in der Ver­ schlußplatte 10 verankert ist und in eine Bohrung der Stirnplatte 13 längsbe­ weglich eingreift, sichert die Abschlußplatte 10 unverdrehbar in ihrer Spann­ lage.

Um ein Antriebsmoment von dem Antriebskopf 2 auf die Rohrwendel 4 zu übertragen, könnte angesichts der Exzentrizität der Rohrwendel 4 ein in diese eingepaßter Zapfen vom Antriebskopf 2 her eingreifen. Im vorliegenden Fall ist diese Anpassung teilweise und vereinfacht durch eine Mitnehmerplatte 15 realisiert, die sich mit einem teilkreisförmigen Außenrand an einen besonders weit außen liegenden Innenbereich der Rohrwendel 4 anschmiegt und somit einerseits durch Formschluß, andererseits aber auch mit einem ausreichenden Hebelarm eine Momentenübertragung gewährleistet.

Ein im Gebrauch ggf. stark beanspruchter Rotor dieser Art kann dann, wenn Abnutzungen des Rotors zu bemerken oder zu erwarten sind, in einfacher Weise repariert oder gewartet werden, indem der Rotor aus der Verdränger­ maschine ausgebaut und die Rohrwendel 4 durch Lösen der Spannschraube 12 freigegeben wird. Ein Austausch der Rohrwendel 4 ist dann auf einfache Weise möglich. In vielen Fällen kann es aber insbesondere bei nur stellen­ weise auftretendem Verschleiß ausreichen, die Rohrwendel auf dem Stützrohr 5 umzudrehen. Die Rohrwendel hat, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich die Form eines auf Länge abgeschnittenen Halbfertigerzeugnisses, ohne daß für ein Festspannen, für die Zentrierung, die Momentenübertragung an diesem Verschleißteil vorher besondere Ausformun­ gen oder Einbauten vorgesehen wurden. Selbst wenn aber Anschlußprofile, Mitnehmer oder Verspannungsanschläge hineinzuarbeiten wären, ließen diese sich regelmäßig in einer einfachen und meist auch die Seitenvertauschbarkeit der Rohrwendel nicht ausschließenden Weise vorsehen.

Claims (7)

1. Rotor für Exzenterpumpen, Schraubenpumpen oder -motoren und dergl. Verdrängermaschinen, bei denen der Rotor einen als Wendel geformten Ar­ beitsteil, dessen Kreisquerschnitt im Durchmesser größer ist als die Exzentrizi­ tät der Wendel, und einen einenends zum Arbeitsteil angeordneten Antriebs­ kopf umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel als Rohrwendel (4) ausgebildet und lösbar, aber verdrehsicher, mit dem Antriebskopf (2) verbun­ den ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwendel (4) innenseitig von einem Stützkörper (5) getragen wird.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (5) aus einem zylindrischen, im Umfang auf ein freies Lumen in der Rohrwen­ del (4) abgestimmten Rohr besteht, das mit dem Antriebskopf (2) verbunden ist.

4. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz­ körper (5) zumindest einen Mitnehmer (15) zur verdrehsicheren Mitnahme der Rohrwendel (4) aufweist.

5. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (5) an seinem dem Antriebskopf (2) abgelegenen Ende eine Spanneinrichtung (12, 13) zum Einspannen der Rohrwendel (4) gegen den Antriebskopf (2) aufweist.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (5) mit einem Abschlußkörper (10) verbunden ist, der die Rohrwendel (4) stirnseitig abschließt.

7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwendel (4) vertauschbare Stirnenden aufweist.