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"Rotierende axial fördernde Verdrängerpumpe" 11Rotierende axial fördernde
Verdrängerpumpe" Die Erfindung betrifft eine rotierende axial fördernde Verdrängerpumpe,
bestehend aus einem Gehäuse, einem im Pumpengehäuse angeordneten Stator und einem
mit einem Antrieb verbundenen Rotor.
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Bei derartigen bekannten Exzenterschneckenpumpen wird der Förderraum
im Längsschnitt durch zwei einander berührende gleiche Sinuskurven begrenzt. Der
räumliche Verlauf des so gebildeten Förderraumes ist schraubenförmig und über jeweils
einen halben Schraubengang insich abgeschlossen. Rein theoretisch ist es möglich,
Medien mit kugelförmigen Fremdkörpern von einem Durchmesser, der das Zweifache der
Exzentrizität des Rotors beträgt, was der größten Weite des Förderraumes entspricht,
zu fördern. In der Praxis ergeben sich jedoch bedingt durch den von der größten
Weite des Förderraumes nach allen Seiten hin zur dichtenden Linie sich verengenden
Querschnittsverlauf Schwierigkeiten. Solange Fremdkörper in der Mitte des größten
Querschnittes des Förderraums verbleiben, passieren sie ohne Schwierigkeiten die
Pumpe. Sobald die Fremdkörper Jedoch in Bereiche geringerer Weite des Förderraumes
gelangen, kann es zu Beschädigungen des Stators 1Mid im äußersten Fall zum Blockieren
des Rotors kommen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe
der eingangs beschriebenen Art derart auszugestalten, daß Beschädigungen des Stators
und Blockieren des Rotors durch im Förderstrom mitgeführte Fremdkörper wirksam vermieden
werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor im
Stator axial frei beweglich angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß der Rotor
dann, wenn ein Fremdkörper sich zwischen Stator und Rotor verklemmt, ausweichen
kann, damit der Fremdkörper sich löst und in den Bereich der größten Weite des Förderraumes
gelangt. Diese Maßnahme führt dazu, daß zum einen der Verschleiß des Stators erheblich
gesenkt wird und zum anderen ein Blockieren des Rotors und damit ein Betriebsausfall
der erfindungsgemäßen Pumpe wirksam vermieden wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe
ist eine zwischen einer zentrisch umlaufenden Antriebswelle und dem Rotor befindliche
und mit diesen in an sich bekannter Weise über Wellengelenke verbundene Koppelstange
zweiteilig axial ineinander schiebbar ausgebildet. Diese Maßnahme ermöglicht die
freie Verschieblichkeit des Rotors in Desonders einfacher Weise.
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Vorteilhafterweise sind die beiden Koppelstangenteile drehfest miteinander
verbunden, wobei der eine Koppelstangenteil in einer Verbindungshülse des anderen
Koppelstangenteiles über ein Keilwellenprofil drehfest und axial verschieblich angeordnet
ist.
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Um zu vermeiden, daß der Rotor beim Betrieb aufgrund des auf ihn in
axialer Richtung wirkenden Förderdruckes sich aus dem Stator heraus bewegt, stützt
sich der in der Verblndungshülse verschieblche Koppelstangenteil gegen den anderen
Koppelstangenteil in axialer Richtung über eine entsprechend dem Förderdruck vorgespannte
und diesem entgegengesetzt wirkende Feder ab. Aufgrund dieser Maßnahme stellt sich
der Rotor während des Betriebes auf eine mittlere axiale Stellung ein, aus der er
in beiden Richtungen verschieblich ist.
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Damit der Rotor sich nicht unnötigerweise zu weit verschieben kann,
und damit insbesondere nicht der eine Koppelstangentell aus der Verbindungshülse
herausrutscht, sind die Koppelstansventeile mit die axiale Verschiebung begrenzenden
Anschlägen versehen,
wobei in vorteilhafter Weise der in der Verbindungshülse
angeordnete Koppelstangenteil an seinem Ende mit einer in der Extremstellung gegen
das Keilprofil der Verbindungshülse anliegenden Scheibe versehen ist.
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Die Vorspannung der Feder läßt sich in einfacher Weise ändern, wenn
die Verbindungshülse auf dem sie tragenden Koppelstangenteil axial verstellbar befestigt
ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die zentrisch
umlaufende Antriebswelle axial verschieblich, d.h. die Verschieblichkeit des Rotors
wird durch die Verschieblichkeit der Antriebswelle ermöglicht. Hierbei ist es besonders
vorteilhaft, wenn die zentrisch umlaufende Antriebswelle in einer im Lagergehäuse
axial verschieblichen Verschiebe buchse angeordnet ist, wobei ein oder mehrere die
Antriebswelle in Förderrichtung drückende entsprechend dem Förderdruck vorgespannte
Federn vorgesehen sein können. Als Federn dienen zweckmäßigerweise Tellerfedern.
Auch bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es von VorteiL wenn
im Lagergehäuse die axiale Verschiebung der Verschiebebuchse begrenzende Anschläge
vorgesehen sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
von zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
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In der Zeichnung zeigen: Fig.1 eine erfindungsgemäße Pumpe größtenteils
geschnitten, Fig.2 eine erfindungsgemäß geteilte Koppelstange im Schnitt, und Fi
re3 eine axial verschiebliche Antriebswelle.
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Gemäß Fig besteht eine Pumpe gemäß der Erfindung im wesentlichen aus
einem geteilten Pumpengehäuse 1, einem in einem Teil 2 konischen des Pumpengehävb
es angebrachten/Stator a aus elastischem Material, einem lr einer schraubenförmigen
Bohrung des Stators = slgebrachtel schraubenförmigen Rotor 4, einer radial unverschieblich
im
Gehäuse 1 gelagerten Antriebswelle 5 und einer ein Ende des Rotors 4 und die Antriebswelle
5 über Wellengelenke 6 miteinander verbindende Koppelstange 7.
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Bei den Gelenken 6 kann es sich um an sich bekannte SardZngelenke
oder ebenfalls bekannte Wellengelenke mit gleicher Wirkung han deIn.
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Da das an dem Rotor 4 befestigte Wellengelenk 6 exzentrisch umläuft,
läuft die Koppelstange 7 auf einer kegelförmigen Bahn um, deren Spitze in dem an
der Antriebswelle 5 befesXten Wellengelenk 6 liegt.
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Zwischen Rotor 4 und Stator 3 befinden sich durch einander berührende,
gleiche sinusförmige Linien begrenzte, schraubenförmig verlaufende Förderräume 8,
die sich über Jeweils einen halben Schraubengang erstrecken.
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Der Antrieb der erfindungsgemäßen Pumpe erfolgt über einen in der
Zeichnung nicht dargestell-ten Motor auf den Antriebswellenstummel 9, der beispielsweise
mit einem Keilwellenprofil versehen sein die kann, und von dort Uber/Antriebswelle
5, das Wellengelenk 6, die Koppelstange 7, das Wellengelenk 6 auf den Rotor 4. Das
zu fördernde inkompressible Medium wird durch den Einlaßstutzen lo angesaugt und
von dort durch den die Koppelstange 7 umgebenden Gehäuseteil 11/die Förderräume
8 zwischen Rotor 4 und Stator 5 zum druckseitigen Auslaßstutzen 12 gefördert.
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Die Antriebswelle 5 ist in dem Lager 15 drehbar und radial unverschieblich
gelagert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 ist sie weiterhin axial unverschiebbar
gelagert, während sie bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 axial verschiebbar im
Lager 15 angeordnet ist.
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In Fig.2 ist eine zwischen den Wellengelenken 6 befindliche aus zwei
Koppelstangenteilen 14,15 bestehende Koppelst e 7 dargestellt.
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Die beiden Koppelstangenteile 14 und 15 sind fest mit den Jeweiligen
Wellengelenken 6 verbunden. An dem in der Zeichnung rechts dargestellten Koppelstangenteil,
das mit der Antriebswelle 5 verbunde ist, ist eine Verbindungshülse 16 befestigt.
Diese Verbindungshülse weist in ihrem in der Nähe ihres offenen Endes liegenden
Bereich 17 innen ein Keilprofil 18 auf, das einem auf dem mit dem Rotor 4 über das
Wellengelenk 6 verbundenen Koppelstangenteil 14 angebrachten Keilwellenprofil 19
entspricht. Der Koppelstangenteil 14 ist in dem Bereich, der nicht mit einem Keilwellenprofil
19 versehen ist, hinterdreht, so daß auch dieser Bereich in die Verbindungshülse
16 eingeschoben werden kann. In dem in Fig.2 rechts dargestellten Bereich 20 der
Verbindungshülse 16, der nicht mit einem Keilprofil 18 versehen ist, ist die Hülse
innen hinterdreht, so daß das Keilprofil 18 innen frei in die Verbindungshülse 16
vorsteht.
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Der Koppelstangenteil 14 ist an seinem freien Ende mit einer Scheibe
21 versehen, die etwa den Durchmesser des hinterdrehten Bereiches 20 der Verbindungshülse
16 hat, so daß diese Scheibe gegen das Keilprofil 18 anliegt und ein Herausziehen
des Koppelstangenteiles 14 aus der Verbindungshülse 16 verhindert.
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Die Scheibe 21 ist mit einer Schraube 22 am freien Ende des Koppelstangenteiles
14 angeschraubt.
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Zwischen der Scheibe 21 und dem freien Ende des Koppelstangenteiles
15 ist eine Schraubenfeder 25 angeordnet, die entsprechend dem Förderdruck und diesem
entgegenwirkend vorgespannt ist.
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Diese Schraubenfeder 23 wird einerseits auf der Mutter 22.und andererseits
auf einem am freien Ende des Koppelstangenteiles 15 befindlichen Zapfen 24 geführt.
Die Schraube 22 und der Zapfen 24 wirken gleichzeitig als Anschläge gegen ein zu
starkes Hereinschieben des Koppelstangenteiles 14 in die Verbindungshülse 16.
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Die Verbindungshülse 16 kann an dem Koppelstangenteil 15 in verschiedener
Weise
befestigt werden. Gemäß der Darstellung in der Zeichnung ist eine durch die Verbindungshülse
16 und den Koppelstangenteil 15 hindurchgehende Bohrung 25 vorgesehen, in die ein
Sicherungsstift oder eine Sicherungsschraube 26 eingefügt ist.
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Es kann aber auch von großem Vorteil sein, wenn der Koppelstangenteil
15 und der entsprechende Bereich der Verbindungshülse 16 mit Gewinden versehen sind,
so daß die Verbindungshülse 16 auf den Koppelstangenteil 15 aufgeschraubt wird.
Durch Zwischenlegen von Einlagscheiben zwischen die Verbindungshülse 16 und das
Wellengelenk 6 kann dann gleichzeitig die Vorspannung der Schraubenfeder 2> beeinflußt
werden.
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Die Montage erfolgt bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel
so, daß die Verbindungshülse 16 über den Koppel stangenteil 14 geschoben und anschließend
die Scheibe 21 mittels der Schraube 22 am freien Ende des Koppelstangenteiles 14
befestigt wird.
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Anschließend wird die Druckfeder 25 gegen die Scheibe 21 gelegt und
die Verbindungshülse 16 über den Koppelstangenteil 15 gesteckt, wobei die Feder
23 sich um den Zapfen 24 legt. Danach wird der Sicherungsstift oder die Sicherungsschraube
26 durch die Bohrung 25 gesteckt. Beim Aufschieben der Verbindungshülse 16 auf den
Koppelstangenteil 15 wird die Druckfeder 25 vorgespannt.
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In dem Fall, wo die Verbindungshülse 16 auf den Koppelstangenteil
15 aufgeschraubt wird, erfolgt die Montage im Prinzip gleicher maßen, nur daß vor
dem Anbringen der Verbindungshülse 16 am Koppelstangenteil 15 auf diesem eine bestimmte
gewünschte Zahl von Einlegescheiben aufgesteckt werden. Anschließend wird die Verbindungshülse
16 auf den Koppelstangenteil s bis zum Anschlag aufgeschraubt.
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Bei durch Fremdkörper im zu fördernden Medium bedingte axiale Belastungen
des Rotors 4 wird dieser verschoben, wodurch der Koppelstangenteil 14 sich in der
Verbindungshtase 16 verschiebt.
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Die Druckfeder 23 ist so vorgespannt, daß bei normalem Betriebsdruck
der Rotor 3 in einer solchen Lage ist, daß der Abstand zwischen der Scheibe 21 und
dem Keilprofil 18 einerseits und der Abstand zwischen der Schraube 22 und dem Zapfen
24 etwa gleich groß ist, so daß der Rotor etwa die gleiche Verschiebemöglichkeit
in beiden Achsrichtungen hat. Durch die Vorspannung der Feder entgegen dem Förderdruck
wird erreicht, daß der Rotor während des Pumpens in einem labilen Zustand gehalten
wird, so daß er beim Fördern von Medien mit Fremdkörpern leicht in der einen oder
anderen Achsrichtung bei Verklemmungen ausweichen kann. Dadurch daß zur Verbindung
von dem Koppelstangenteil 14 mit der Verbindungshülse 16 ein Keilwellenprofil 18,19
vorgesehen ist, wird der aufgrund des zu übertragenden Drehmomentes hervorgerufene
Flächendruck an den Flanken des Keilprofils so gering, daß die axiale Verschieblichkeit
des Rotors nicht nennenswert beeinflußt wird.
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In Fig.5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem die Koppelstange 7 in sich nicht verschieblich ist, sondern bei dem die
Antriebswelle 5 im Lager 15 axial verschieblich angeordnet ist.
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Hierbei ist die Antriebswelle 5'in einer zylindrischen Verschiebebuchse
27 gelagert, die ihrerseits in dem Lagergehäuse 28 axial verschiebbar ist.
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Die Antriebswelle 5 ist über zwei Kegelrollenlager 29,30, die gegen
einen Bund 31 der Welle und einen Se%ring 52 anliegen, axial unverschieblich in
der Verschiebebuchse 27 festgelegt.
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Das Lagergehäuse 28 weist in seinem in der Zeichnung rechts dargestellten
Bereich einen rohrförmig in die VerschieteVuchse vorspringenden Bund 33 auf, zwischen
dem und dem Kegelrollenlager 50 Tellerfedern 34 angeordnet sind, die dem Förderdruck
entgegenwirkend vorgespannt sind.
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Am Fuße des rohrförmigen Bundes 55 ist im Lagergehäuse 28 ein Anschlag
35 für die Verschiebebuchse 27 angeordnet.
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Auf der anderen Seite des Lagergehäuses 28 dient ein in letzterem
angebrachter Stiaring 56 als Anschlag für die Verschiebebuchse 27.
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Das Lagergehäuse ist in dem Bereich, in dem die Verschiebebuchse 27
angeordnet ist, mit Hinterdrehungen 57,58 versehen, um die Auflagefläche zwischen
Verschiebebuchse und Lagergehäuse möglichst gering- zu halten.
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Weiterhin ist am Außenumfang der Verschiebebuchse 27 ein Längsschlitz
59 angebracht, in den eine im Lagergehäuse angebrachte Sicherungsschraube 40 eingreift,
um ein Drehen der Verschiebebuchse zu verhindern.
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An dem in der Zeichnung rechts dargestellten antriebsseitigen Ende
des Lagergehäuses 28 ist die Antriebswelle 5 in einem als Kugellager ausgebildeten
Stützlager 41 gelagert, das im Lagergehause 28 mittels zweier S4erringe axial gehalten
ist und in seiner Innenbohrung so viel Spiel aufweist, daß die Antriebswelle 5 axial
in ihm gleiten kann.
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Der Antriebswellenstummel 9 weist ein Keilprofil 42 auf, so daß bei
Verschiebungen der Antriebswelle 5 der Antriebswellenstummel 42 in dem entsprechenden
nicht -dargestellten Anschlußstück des Antriebsmotors axial gleiten kann.
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Zwischen der Verschiebe buchse 27 und dem Lagergehäuse 28 ist eine
Dichtung 45 vorgesehen, um den Durchtritt von zu förderndem Medium zwischen Verschiebebuchse
27 und Lagergehäuse 28 nach außen zu verhindern.
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Gleichermaßen sind zwischen der Antriebswelle 5 und der Verschiebebuchse
27 Dichtungen 44 angebracht, um einen Dchtritt von zu förderndem Medium zwischen
Verschiebebuchse und Antriebswelle zu unterbinden.
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Die Tellerfedern 54 werden derart vorgespannt, daß bei normalem Jetriebsförderdruck
die Verschiebebuchse 27 sich etwa in der Mitte
des durch die Anschläge
35 und 56 begrenzten Verschiebeweges befindet.
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Es ist auch möglich, eine Verschiebeeinrichtung gemäß Fig.) in den
Rotorkopf einzubauen, so daß die Koppelstange und die Antriebswelle in an sich bekannter
Weise ausgeführt sein können.