DE2017620B2 - Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor, der als eingängige Förderschnecke mit kreisförmigem Windungsquerschnitt ausgebildet ist und der unter Ausbildung von Förderräumen innerhalb eines aus gummielastischem Werkstoff bestehenden Stators angeordnet ist, der auf seiner Außenseite von einer starren Buchse runden Querschnitts gehalten ist und dessen den Rotor aufnehmender lichter Raum die Form eines zweigängigen Steilgewindes und eine Querschnittsfläche aufweist, die von einer Rechteckfläche und zwei an deren einander gegenüberliegenden gedachten Kanten anschließenden Halbkreisflächen gebildet ist, wobei die Querschnittsfläche des lichten Raumes des Stators derart gegenüber der vom Windungsquerschnitt des Rotors bestrichenen Fläche verringert ist, daß ein Abheben des Stators vom Rotor behindert ist.

Es hat sich bei derartigen bekannten Exzenterschnekkenpumpen gezeigt, daß insbesondere bei höheren Förderdrücken die erreichte Förderleistung nicht der theoretisch zu erwartenden entspricht, was auf Undichtigkeiten zwischen dem Rotor und dem Stator

zurückgeführt wird.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es z. B. durch die US-PS 27 96 029 und die DT-AS 15 53 199 bekannt, den Stator über seinen gesamten Umfang zu verengen, um dadurch auch den lichten Raum in dem Stator zu verkleinern und so eine strammere Anlage zwischen Förderschnecke und Stator zu erzielen. Die Verengung erfolgt jedoch allseitig, also insbesondere auch an den Halbkreisflächen. Da die Anlage zwischen Rotor und Stator im Bereich dieser Halbkreisflächen großflächig und nicht wie im Bereich der Rechteckfläche im wesentlichen linienförmig erfolgt, bedeutet die Verengung im Bereich der Halbkreisflächen eine beträchtliche Vergrößerung der Kräfte auf die Schnecke. Dies ist um so nachteiliger, als zwischen diesen Halbkreisflächcn und der üblicherweise vorgesehenen nichtelastischen Einfassung des Stators nur wenig nachgiebiges Material vorhanden ist

Durch die DT-AS 11 20 276 ist es bekannt, einzelne Statorbereiche nachzustellen, um dadurch eine unterschiedliche Anpassung zwischen Förderschnecke und Innenwandung des Förderraumes des Stators zu erzielen. Ein derartiges unterschiedliches Einschnüren des Stators von außen her kann zwar in geringem Maße den zuvor beschriebenen Nachteil der überhöhten Aniagekraft im Bereich der Halbkreisflächen verringern, vermeiden läßt sich dieser Nachteil dadurch jedoch nicht, da eine Verengung des lichten Raumes auch im Bereich der Halbkreisflächen unvermeidbar ist.

Wegen der grundsätzlich unvermeidbaren Nachteile bei einer Einschnürung des Stators ist nach der Lehre der US-PS 28 74 643 der Grad der Einschnürung in Abhängigkeit voi» Purnpendruck gestaltet worden, so daß sich die durch die Einschnürung bedingten Nachteile bei geringerem Förderdruck weniger stark bemerkbar machen. Eine Vermeidung der Nachteile ist nicht möglich.

Der Eifindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Pumpen vermieden sind und eine hohe Dichtigkeit und hohe Förderdrücke ohne zusätzliche Belastungen der Förderschnecke insbesondere im Bereich der Halbkreisflächen erzielbar sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ohne Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Halbkreisscheitelpunkten die Begrenzungsflächen des Stators zumindest im Bereich der Statorrechtecksfläche durch die Verengungen einen gegenüber dem Rotordurchmesser verkleinerten Abstand aufweisen.

Bei der Lösung wird nicht wie bei den vorbekannten Ausführungsformen die Querschnittsfläche des lichten Raumes weitgehend allseitig durch Einschnüren des Stators von außen her verengt, vielmehr wird dem lichten Raum des Stators von vornherein eine solche Form gegeben, daß die gewünschte bessere Anlage und Abdichtung im Bereich der Rechteckfläche erzielt wird. Dabei kann gleichzeitig ausgeschlossen werden, daß eine Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Halbkreisscheitelpunkten und somit eine unerwünscht erhöhte Belastung der Förderschnecke im Bereich der Halbkreisflächen des Stators erfolgt. Eine erhöhte Reibung im Bereich der Rechteckfläche wird dadurch weitgehend vermieden, daß der Förderdruck die Wandung des lichten Raumes im Bereich der Rechteckfläche von der Förderschnecke abzuheben sucht und dadurch die Anpreßkraft wieder verringert oder sogar weitgehend aufhebt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die die beiden Halbkreisflächen miteinander verbindenden Kanten der Rechteckfläche von den beiden Halbkreisflächen ausgehend zum Inneren der Querschnittsfläche des lichten Raumes ces Stators hin konvex vorgewölbt sind. Dadurch soll der Tatsache Rechnung getragen werden, daß sich die Nachgiebigkeit der Wandung des lichten Raumes im Bereich der Rechteckfläche erhöht, da das dahinteriiegendr' elastische Material in diesem Bereich zum Zentrum hin eine zunehmende Stärke aufweist. Entsprechend ist es zweckmäßig, daß das durch die Wölbungen erzielte Maß der Verengung der genannten Kanten etwa proportional der jeweils angrenzenden Schichtstärke des gummielastischen Werkstoffs des Stators ist. Besonders vorteilhaft ist es, daß das Maß der Verengung etwa 1 bis 3% der jeweils angrenzenden Schichtstärke des gummielastischen Werkstoffs bei einer Shore-Härte von etwa 60° beträgt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Exzenterschneckenpumpe gemäß der Erfindung, wobei sich der Rotor in einer Endstellung im lichten Raum des Stators befindet; *5

Fig.2 ist ein Querschnitt gemäß dem in Fig. 1, jedoch ist der Rotor in seiner Mittelstellung im Stator gezeigt.

Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Exzenterschneckenpumpe weist als wesentliche Teile einen von einer starren Buchse 1 umgebenen und mit dieser durch Haftbindung verbundener Stator 2 aus gummielastischem Werkstoff auf, in dem sich ein in Achsrichtung der Pumpe als zweigängiges Steilgewinde ausgebildeter lichter Raum befindet, dessen Querschnitt durch eine linke Halbkreisfläche 4, eine rechte Halbkreisfläcne 5 und eine dazwischen liegende Rechteckfläche 6 gebildet wird.

In dieser Querschnittsfläche des lichten Raumes des Stators 2 bewegt sich eine kreisrunde Querschnittsfläehe eines als eingängige Förderschnecke ausgebildeten Rotors 3 von der einen halbkreisförmigen Begrenzung zur anderen, gegenüberliegenden halbkreisförmigen Begrenzung des lichten Raumes und legt dabei einen radialen Hub h zurück, der gleich der Länge / der zwischen den beiden Halbkreisflächen 4 und 5 liegenden Rechteckfläche 6 ist.

Zur Erzielung einer höheren Vorspannung und besseren Abdichtung zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 ist im Bereich der Längskanten der Rechteckfläche eine Verengung 8 vorgesehen, die von den Halbkreisflächen 4 und 5 aus zur Mitte des Stators 2 hin derart stetig zunimmt, daß die Längskanten der Rechteckfläche 6 aus der gestrichelten Geraden zum Inneren des lichten Raumes hin vorgewölbt sind. Hierdurch wird der Umstand berücksichtigt, daß die örtliche Dicke der angienzenden Schicht aus gummielastischem Werkstoff und damit deren örtliche Nachgiebigkeit von den Halbkreisen 4 und 5 aus von einem Wert czur Mitte hin zu einem Wert a zunimmt.

Die Wirkung dieser Maßnahme ist aus Fig. 2 zu ersehen. Der gummielastische Werkstoff des Stators 2 wird bei der Bewegung des Rotors 3 in Richtung des Pfeiles f hierdurch stärker zusammengedrückt und bildet einen breiteren Dichtstreifen 10 zwischen Rotor 3 und Stator 2. Der Anpreßdruck an den Rotor 3 braucht hierbei aber nicht übermäßig hoch zu werden, da der Druck P des geförderten Mediums auf der Vorderseite der Bewegungsrichtung F des Rotors 3 den gummielastischen Werkstoff hier wegdrückt und an der Rückseite des Rotors hochschiebt, wodurch eine ausreichende Breite des Dichtstreifens ohne wesentliche Erhöhung der Reibung zwischen Rotor und Stator erhalten bleibt.

Die Verengung 8 ist in der Zeichnung der Deutlichkeit halber übertrieben groß dargestellt.

Die Windung des Stators 3 bewegt sich in jedem Querschnitt mit dem Hub h im lichten Raum des Stators hin und her. Die Querschnittsfläche dieser Windung führt dabei eine Drehbewegung z. B. im Sinne des Pfeiles 7 ( F i g. 2) aus, während die Symmetrieachse Z des Rotors 3 im entgegengesetzten Sinne (Pfeil 9) eine kreisende Bewegung um die Mittelachse M des Stators 2 ausführt. Daraus ergibt sich, daß der Hub h viermal so groß ist wie der Abstand zwischen der Symmetrieachse Z des Rotors und der Mittelachse M des Stators. Die Länge der Querschnittsfläche des lichten Raumes muß also im wesentlichen gleich der Summe von c/und h und somit gleich der Summe aus dem vierfachen Abstand zwischen Z und Mund ei sein. Da hierbei die Breite des lichten Raumes ebenfalls gleich dem Durchmesser c/sein soll, um in herkömmlicher Weise ein Anliegen des Rotors an den jeweiligen Dichtstreifen des Stators zu erhalten, kann in Abweichung hiervon die Breite des lichten Raumes, um das Ziel der Erfindung zu erreichen, gegenüber dem Durchmesser c/der Windungsfläche des Rotors 3 verringert werden, wobei zugleich der Durchmesser der Halbkreisflächen 4 und 5 um den gleichen Betrag verringert wird, der Abstand zwischen den beiden Halbkreisscheitelpunkten 11 und 12 der Querschnittsfläche des lichten Raumes, d. h. die Gesamtlänge dieser Querschnittsfläche, jedoch nicht verringert wird. Es ergibt sich damit bei der Bewegung des Rotors im Stator überall am Umfang des lichten Raumes ein der örtlich verschieden nachgiebigen Schichtstärke des gummielastischen Werkstoffs angepaßter Anpreßdruck. In der Nähe der Halbkreisscheitelpunkte 11 und 12 braucht der Anpreßdruck wegen der hier geringen Schichtstärke b in Verbindung mit der hier großflächigen Anlage des Rotors gegenüber dem Bereich, in dem die Schichtstärke bereits den Wert c erreicht, nur gering zu sein, um hier eine ausreichende Abdichtung zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor, der als eingängige Förderschnecke mit kreisförmigem Windungsquerschnitt ausgebildet ist und der unter Ausbildung von Förderräumen innerhalb eines aus gummielastischem Werkstoff bestehenden Stators angeordnet ist, der auf seiner Außenseite von einer starren Buchse runden Querschnitts gehalten ist und dessen den Rotor aufnehmender lichter Raum die Form eines zweigängigen Steilgewindes und eine Querschnittsfläche aufweist, die von einer Rechteckfläche und zwei an deren einander gegenüberliegenden gedachten Kanten anschließenden Halbkreisflächen gebildet ist, wobei die Querschnittsfläche des lichten Raumes des Stators derart gegenüber der vom Windungsquerschnitt des Rotors bestrichenen Fläche verringert ist, daß ein Abheben des Stators vom Rotor behindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Halbkreisscheitelpunkten (11, 12) die Begrenzungsflächen des Stators (2) zumindest im Bereich der Statorrechtecksfläche (6) durch die Verengungen (8) einen gegenüber dein Rotordurchmesser ^verkleinerten Abstand aufweisen.

2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Halbkreisflächen (4, 5) miteinander verbindenden Kanten der Rechteckfläche (6) von den beiden Halbkreisflächen (4, 5) ausgehend zum Inneren der Querschnittsfläche des lichten Raumes des Stators (2) hin konvex vorgewölbt sind.

3. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Verengung (8) der genannten Kanten etwa proportional der jeweils angrenzenden Schichtstärke (c, a) des gummielastischen Werkstoffs des Stators (¹J) ist.

4. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Verengung (8) etwa 1 bis 3% der jeweils angrenzenden Schichtstärke (c, a)dcs gummielastischen Werkstoffs bei einer Shore-Härte von etwa 60° beträgt.