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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern einer fließfähigen
Fördermasse, insbesondere einer faserhaltigen Biomasse
wie beispielsweise Gülle.
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Exzenterschneckenpumpen
werden zur Förderung einer Vielzahl von Medien, insbesondere
von dickflüssigen, hochviskosen und abrasiven Medien wie
zum Beispiel Schlämmen, Gülle und Fetten, eingesetzt.
Bei einer Exzenterschneckenpumpe dreht sich der angetriebene, schneckenförmiger
Rotor um seine Achse und vollführt dabei eine exzentrische Drehbewegung
in einem entsprechend schneckenförmig geformten Gehäuse,
dem Stator. Der Rotor besteht dabei üblicherweise aus einem
hoch abriebfesten Material wie zum Beispiel Stahl. Der Stator hingegen
besteht aus einem elastischen Material, zum Beispiel Gummi. Durch
die spezielle Formgebung von Rotor und Stator entstehen zwischen
Rotor und Stator abgedichtete Hohlräume, die sich bei Drehung
des Rotors axial fortbewegen und das Medium fördern. Die
Fördermenge ist dabei direkt proportional zum Drehwinkel
des Rotors. Durch Variation der Steigungszahl kann der erzielte
Druck in weiten Bereichen variiert werden. In der Landwirtschaft
werden Exzenterschneckenpumpen als Gülleförderpumpen sowohl
für den stationären Einsatz wie auch für
den mobilen Einsatz in Güllefässern eingebaut (http://de.wikipedia.org/wiki/Exzenterschneckenpumpe)
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Aus
der
DE 20 2004
013 260 U1 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der Feststoffe
wie Mais, Trockenkot, Grünaufwuchs usw. in eine Biogasanlage eingebracht
werden können. Die Vorrichtung weist ein schräg
angeordnetes Förderrohr auf, in dem eine Förderschnecke
angeordnet ist und das an einer Auslassöffnung in einen
Biogasanlagenbehälter, insbesondere ein Fermenter mündet,
sowie eine Einlassöffnung, oberhalb derer ein Trichter
angeordnet ist. Unterhalb der Förderschnecke mündet
in das Förderrohr eine Spülleitung zum Zuführen
von Spülflüssigkeit, die aus einem unteren Bereich
des Behälters mittels einer Pumpe abgepumpt wird. Die Spülflüssigkeit
spült die Feststoffe durch die Auslassöffnung aus
dem Förderrohr heraus, wodurch einer Verklumpung der Feststoffe
entgegengewirkt werden kann.
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Aus
EP 1 721 717 A1 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer fließfähigen feinen
Mörtelmasse wie einer Spachtelmasse bekannt, bei der Trockenmörtel
und Wasser in einem Hauptmischer vermischt werden und die gemischte Masse
anschließend mittels einer Exzenter-Schneckenpumpe durch
ein Förderrohr gefördert wird zu einem dem Förderrohr
nachgeschalteten Nachmischer. Der Nachmischer umfasst ein Mischrohr,
das sich axial an das Förderrohr der Exzenter-Schneckenpumpe
anschließt und die Drehachse des Schneckenrotors der Schneckenpumpe
umschließt. In dem Mischrohr des Nachmischers dreht sich
exzentrisch ein Rotor, der mit dem Schneckenrotor der Exzenter-Schneckenpumpe
verbunden ist. Eine Außenfläche des Rotors im
Nachmischer wird dabei als Wirkfläche an der Innenfläche
des Mischrohrs als Gegenfläche entlangbewegt, wodurch in
der Mörtelmasse noch vorhandene Klümpchen oder
Knötchen zwischen der Wirkfläche und der Gegenfläche
verdrückt oder zerrieben werden. Die Mörtelmasse
wird dabei in Förderrichtung entlang der Gegenfläche
des Mischrohres befördert und die Wirkfläche des
Rotors quer zur Förderrichtung der Mörtelmasse
an der Gegenfläche entlang bewegt. Die Förderrichtung
verläuft axial zur Drehachse in der Längsrichtung
des Mischrohres. Der Rotor hat insbesondere einen kreisförmigen
oder ovalen oder elliptischen Querschnitt und besteht zumindest
an seiner Wirk oder Außenfläche aus einem elastischen
Material, insbesondere Gummi, während das Mischrohr des
Nachmischers aus einem weniger elastischen Material wie beispielsweise
Stahl besteht. Der Rotor stützt sich insbesondere gegen
eine Stützfläche ab, um Reaktionskräfte
beim Rücklauf der Pumpe aufzunehmen, wobei die Stützfläche
abhängig von der Länge des Rotors innerhalb des
Mischrohres, bündig an dessen Ende oder außerhalb
des Mischrohres angeordnet ist. Der Auslass des Nachmischers befindet
sich axial an der Stirnseite des Mischrohres.
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Es
ist nun Aufgabe der Erfindung, eine neue Vorrichtung zum Fördern
einer fließfähigen Masse mittels einer Exzenter-Schneckenpumpe
anzugeben, die auch für faserhaltige Biomasse gut geeignet
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen ergeben sich
aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
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Die
Vorrichtung zum Fördern einer fließfähigen
Fördermasse, insbesondere einer faserhaltigen Biomasse
wie beispielsweise Gülle, umfasst
- a)
eine Schneckenpumpe mit einem Stator und mit einem in dem Stator
um eine Drehachse rotierenden oder rotierbaren Schneckenrotor, wobei die
Schneckenpumpe bei Rotation des Schneckenrotors in einem Förderdrehsinn
die Fördermasse in einer Förderrichtung durch
den Stator fördert,
- b) einen in Förderrichtung nach dem oder stromabwärts
zu dem Stator der Schneckenpumpe angeordneten Ausgangsbereich mit
- b1) einer geschlossenen Stirnwandung an der axial zur Drehachse
oder in Förderrichtung von der Schneckenpumpe abgewandten
Stirnseite und
- b2) einer die Drehachse umlaufenden Seitenwandung sowie mit
- b3) wenigstens einer seitlichen Auslassöffnung in der
Seitenwandung zum Auslassen der Fördermasse aus dem Ausgangsbereich,
und ferner
- c) wenigstens ein mit dem Schneckenrotor mit rotierendes oder
mit rotierbares Räumelement (oder: Verdrängerelement,
Austragelement) zum Räumen (oder: Verdrängen,
Austragen) von im Ausgangsbereich befindlicher Fördermasse
aus dem Ausgangsbereich durch Herausdrängen (oder: Herausbefördern)
der Fördermasse aus dem Ausgangs bereich nach außen,
von der Drehachse gesehen, durch die wenigstens eine seitliche Auslassöffnung.
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Das
im Förderbetrieb sich mit dem Schneckenrotor mitdrehende
Räumelement bewegt sich periodisch oder kontinuierlich
umlaufend durch den Ausgangsbereich und räumt den Ausgangsbereich so
fortlaufend frei von Grobstoffen, insbesondere faserhaltigen Grobstoffen,
so dass die Gefahr der Bildung von Ablagerungen und Verklumpungen
oder gar Verstopfungen im Ausgangsbereich deutlich reduziert ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Schneckenpumpe
eine Exzenter-Schneckenpumpe. Das Räumelement dreht sich
dann im Allgemeinen exzentrisch mit dem Schneckenrotor der Exzenter-Schneckenpumpe
um die Drehachse mit.
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Im
Allgemeinen ist der Schneckenrotor der Schneckenpumpe über
eine mit dem Schneckenrotor drehgekoppelte Welle mit einem Drehantrieb
verbunden und von diesem drehend antreibbar oder angetrieben.
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In
einer demontierbaren und dadurch gut reinigbaren Variante ist die
Welle mit dem Schneckenrotor lösbar verbunden oder verbindbar.
Insbesondere in dieser Variante ist die Welle mit dem Schneckenrotor über
eine formschlüssige Verbindung und/oder eine Steckverbindung
und/oder über axial zur Drehachse in Eingriff oder außer
Eingriff bringbare Verbindungsmittel, insbesondere Kupplung, verbunden
oder verbindbar.
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In
einer Zusatzfunktion stützt das wenigstens eine Räumelement
bei einer Rotation des Schneckenrotors in einem zum Förderdrehsinn
entgegengesetzten Drehsinn den Schneckenrotor während des
Rotierens gegen die Stirnwandung des Ausgangsbereichs axial zur
Drehachse ab und ist in der Regel dann in seinen Abmessungen an
den Ausgangsbereich entsprechend angepasst. Insbesondere kann dann
ein Abstand des Räumelements zur Stirnwandung des Ausgangsbereichs
bei einer Rotation des Schneckenrotors und des Räumelements
in dem Förderdrehsinn kleiner sein als ein axialer Eingriffsweg
der axial zur Drehachse in Eingriff oder außer Eingriff
bringbaren Verbindungsmittel, insbesondere Kupplung, zwischen Welle
und Schneckenrotor, so dass die Stützfunktion des Räumelements
einsetzt, bevor die axiale Verbindung gelöst ist. Geeignete
Werte für den Abstand des Räumelements zur Stirnwandung
betragen zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 1 mm und
5 mm.
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Die
Abstützfunktion des Räumelements ist nicht notwendig,
wenn Welle und Schneckenrotor und ggf. auch das Räumelement
axial unlösbar, insbesondere materialschlüssig,
miteinander verbunden oder einstückig miteinander ausgebildet
sind.
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Die
Seitenwandung des Ausgangsbereichs ist in einer Variante im Wesentlichen
zylindrisch ausgebildet und die Stirnwandung im Wesentlichen kreisförmig
ausgebildet.
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Das
wenigstens eine Räumelement weist insbesondere eine im
Förderdrehsinn gerichtete oder zeigende Räumfläche
auf und im Allgemeinen auch eine von der Räumfläche
abgewandte, entgegengesetzt zum Förderdrehsinn gerichtete
oder zeigende rückseitige Fläche. Die Räumfläche
und die rückseitige Fläche des Räumelements
können außer über Verbindungskanten oder
linienförmige Ränder auch über eine axial
zur Drehachse nach vorne oder zur Stirnwandung des Ausgangsbereichs
hin zeigende zeigende Stirnfläche und/oder wenigstens eine,
vorzugsweise zwei, Längsfläche(n) an den Rändern
miteinander verbunden sein.
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In
einer Ausführung sind oder ist die Räumfläche
und/oder die rückseitige Fläche und/oder die Stirnfläche
und/oder die Längsfläche(n) flach oder eben und/oder
rechteckig ausgebildet oder das Räumelement weist eine
Quaderform auf und/oder ist als Flachblechkörper hergestellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist nach außen
bezogen auf die Drehachse gesehen zwischen dem Räumelement
und der Seitenwandung des Ausgangsbereichs ein (seitlicher) Zwischenspalt oder
Zwischenraum gebildet, der typischerweise zwischen 1 mm und 10 mm,
insbesondere zwischen 1 mm und 5 mm, beträgt.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist die senkrecht oder
radial zur Drehachse gemessene Breite des Räumelements
oder von dessen Räumfläche größer
als die Hälfte oder das 0,5-fache, insbesondere in einem
Zahlenbereich zwischen dem 0,5-fachen und dem 0,75-fachen, vorzugsweise
dem 0,55-fachen und dem 0,70-fachen, der senkrecht oder radial zur
Drehachse gemessenen Abmessung des Ausgangsbereichs oder des Innendurchmessers der
Seitenwandung des Ausgangsbereichs gewählt. Bevorzugt durchläuft
das Räumelement oder dessen Räumfläche
bei der Drehung um die Drehachse vorzugsweise zwischen dem 0,5-fachen
und 0,75-fachen des Volumens des Ausgangsbereichs. Durch jede dieser
Maßnahmen kann ein gutes Ausräumen des Ausgangsbereichs
erzielt werden, ohne das Durchflussvolumen für die Fördermasse
im Förderbetrieb zu stark zu beeinträchtigen.
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Die
Breite des Räumelements oder dessen Räumfläche
ist insbesondere zwischen 30 mm und 80 mm gewählt.
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An
die oder jede seitlich in der Seitenwandung vorgesehene Auslassöffnung
ist im Allgemeinen ein Abführrohr zum Abführen
der aus der Auslassöffnung austretenden Fördermasse
angeschlossen.
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In
einer zerlegbaren Variante ist der Ausgangsbereich in einem gesonderten
Ausgangsteil ausgebildet, wobei das Ausgangsteil die Seitenwandung
und Stirnwandung des Ausgangsbereichs bildet und einen die Seitenwandung
umlaufenden Flansch aufweist mit einer umlaufenden Anlagefläche
für den Stator der Schneckenpumpe bzw. dessen Wandung.
Der Flansch des Ausgangsteils kann insbesondere Befestigungsgewinde
für axiale Befestigungselemente oder Spannelemente zum
axialen Befestigen von Ausgangsteil und Stator aufweisen.
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In
einer Weiterbildung weist die Vorrichtung eine um eine Drehachse
drehbare oder drehende Behandlungswelle zum Behandeln der Fördermasse auf,
wobei die Behandlungswelle in einem Behandlungsrohr angeordnet ist
und in einem Behandlungsbereich mehrere nach außen von
der Drehachse weg ragende und axial zur Drehachse voneinander beabstandete
Behandlungselemente aufweist. Die Behandlung der Fördermasse
oder die Wirkung der Behandlungselemente kann insbesondere in einem Zerkleinern
oder Mischen oder Homogenisieren der Fördermasse bestehen
oder einer Kombination daraus. Die Behandlungswelle ist insbesondere
die bereits genannte mit dem Schneckenrotor koppelbare oder gekoppelte
Welle.
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In
einer in Kombination mit allen anderen Ausführungsformen,
jedoch auch für sich beanspruchbaren Variante einer Vorrichtung
zum Fördern einer fließfähigen Fördermasse,
insbesondere einer faserhaltigen Biomasse wie beispielsweise Gülle, ragt
nun im Behandlungsbereich in wenigstens einen oder jeden axialen
Zwischenraum zwischen zwei axial beabstandeten Behandlungselementen
der Behandlungswelle nach innen auf die Drehachse zu wenigstens
ein Gegenelement, wobei die Behandlungselemente und das oder die
Gegenelemente so zusammenwirken, dass Grobbestandteile, insbesondere
fasrige Bestandteile, der Fördermasse aufgrund von Scherwirkung
oder Scherreißwirkung oder Schneidwirkung zerkleinert,
zerrissen oder zerschnitten werden.
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Es
ist nun wenigstens ein oder jedes Gegenelement in ein Gewindeteil
des Behandlungsrohres einschraubbar oder eingeschraubt ist. Dadurch
können die Gegenelemente einerseits leicht ausgetauscht
oder durch anders gestaltete Gegenelemente ersetzt werden und auch
grundsätzlich unterschiedlich weit in den Behandlungsbereich
eingeschraubt werden.
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Insbesondere
weisen wenigstens ein oder jedes Gegenelement ein Außengewinde
und das zugehörige Gewindeteil am Behandlungsrohr ein korrespondierendes
Innengewinde auf.
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Insbesondere
ist das wenigstens eine Gegenelement in unterschiedlichen Tiefen
oder unterschiedlich weit nach innen auf die Drehachse zu in das
zugehörige Gewindeteil einstellbar, insbesondere indem
das Außengewinde am Gegenelement eine größere
Gewindelänge aufweist als das Innengewinde am Gewindeteil,
wobei insbesondere Kontermuttern zum Fixieren der Position vorgesehen
sein können.
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Im
Allgemeinen weist wenigstens ein Gegenelement einen Schraubkopf
auf zum Ansetzen eines Schraubwerkzeugs wie eines Schraubenschlüssels und
als Anschlag auf dem Gewindeteil des Behandlungsrohres im maximal
eingeschraubten Zustand des Gegenelements.
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Ferner
weist in einer Ausführungsform wenigstens ein Gegenelement
cm zwischen die Behandlungselemente ragendes Bolzenteil auf, das
insbesondere eine zylindrische Gestalt aufweist und vorzugsweise
an seinem Ende, insbesondere kegelförmig, verjüngt
ist. Das Außengewinde ist dann insbesondere zwischen dem
Schraubkopf und dem Bolzenteil angeordnet.
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Das
Behandlungsrohr ist im Allgemeinen stromaufwärts bezogen
auf die Förderrichtung der Fördermasse zur Schneckenpumpe
angeordnet oder mit seinem Ausgang an den Eingang des Stators der Schneckenpumpe
angeschlossen. Ferner weist das Behandlungsrohr im Allgemeinen wenigstens
einen Einlass zum Zuführen von Fördermasse in
den Behandlungsbereich auf.
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Der
Stator der Schneckenpumpe und das Behandlungsrohr sind insbesondere
lösbar miteinander verbunden, wobei insbesondere die am
Flansch des Ausgangsteils in dessen Befestigungsgewinden befestigbaren
axialen Befestigungselemente zum axialen Befestigen von Ausgangsteil
und Stator und Be handlungsrohr miteinander vorgesehen ist und das
Behandlungsrohr Befestigungsgewindeteile für die axialen
Befestigungselemente aufweist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einer Schnittansicht,
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2 ein
Ausgangsteil der Vorrichtung nach 1 in einer
perspektivischen Ansicht,
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3 einen
Schneckenrotor mit Räumelement der Vorrichtung gemäß 1 in
einer perspektivischen Ansicht,
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4 den
Schneckenrotor mit Räumelement nach 3 in dem
Ausgangsteil gemäß 2 in einer
perspektivischen Ansicht und
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5 ein
Gegenelement der Vorrichtung nach 1 in einer
perspektivischen Ansicht.
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Einander
entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 5 mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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Die
Vorrichtung gemäß 1 umfasst
eine Exzenter-Schneckenpumpe 2 zum Fördern einer Fördermasse
M, insbesondere einer faserhaltigen Biomasse wie z. B. Gülle,
in einer Förderrichtung F und einen in Förderrichtung
F der Exzenter-Schneckenpumpe 2 nachfolgenden oder nachgeschalteten
Ausgangsbereich 7. Die Exzenter-Schneckenpumpe 2 weist
einen Stator 3 und einen darin exzentrisch um eine Drehachse
A rotierenden ausgebildeten Schneckenrotor 5 auf. Der Stator 3 umläuft
die Drehachse A und den Schneckenrotor 5 und umfasst eine
Außenwandung 30 und ein an der Innenseite der
Außenwandung 30 angeordnetes Innenwandteil 4.
Das Innenwandteil 4 kann insbesondere als Einsatz oder Einlage
oder als Beschichtung ausgebildet sein und umschließt einen
schneckengangförmigen Förderkanal oder bildet,
mit anderen Worten, den Stator der Exzenter-Schneckenpumpe 2.
Bei Rotation des Schneckenrotors 5 bilden sich in der Förderrichtung F
durchlaufende und abgedichtete Hohlräume 45 zwischen
Schneckenrotor 5 einerseits und Stator oder Innenwandteil 4 andererseits,
in denen die Fördermasse M durch den Stator 3 und
dessen durch das Innenwandteil 4 gebildeten Förderkanal
in der Förderrichtung F gefördert oder gepumpt
wird. Für die Exzenter-Schneckenpumpe 2 können
prinzipiell alle an sich bekannten Bauformen und Auslegungen verwendet
werden.
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Die
Außenwandung 30 des Stators 3 und der Schneckenrotor 5 bestehen
vorzugsweise jeweils aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere einem
Stahl. Das Innenwandteil 4 besteht insbesondere aus einem
elastischen Material, insbesondere aus einem Elastomermaterial,
einem Gummi oder einem auf Basis von Naturkautschuk und/oder Synthesekautschuk
hergestellten, verschleißfesten Material, beispielsweise
aus NR und/oder SBR oder einem darauf basierenden oder diese(s)
enthaltenden Material. Das Innenwandteil 4 kann materialschlüssig mit
der Außenwandung 30, beispielsweise durch Einvulkanisieren,
verbunden sein.
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Der
im Innenwandteil 4 der Exzenter-Schneckenpumpe 2 gebildete
Förderkanal mündet in der Förderrichtung
F in einen Ausgangsbereich 7, der von einer zylindrischen
Seitenwandung 72 umgeben ist und, in Förderrichtung
F gesehen, an seiner Stirnseite mit einer kreisförmigen
Stirnseitenwandung 71 abgeschlossen ist, die mit der Seitenwandung 72 außen
verbunden ist. Dieser ansonsten abgeschlossene zylindrische Ausgangsbereich 7 ist über
eine seitlich in der Seitenwandung 72 vorgesehene Auslassöffnung 73 mit
einem Abführrohr 8 verbunden, durch das Fördermasse
M, die durch die Auslassöffnung 73 aus dem Ausgangsbereich 7 austritt,
abgeführt wird, wie mit dem dargestellten Pfeil angedeutet.
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Bei
homogenen oder wenig Grobbestandteile enthaltenden Mischungen oder
Fördermassen M könnte die Masse problemlos aus
der Auslassöffnung 73 austreten. Problematisch
wird jedoch diese Konstruktion, wenn eine Fördermasse M
mit groben Bestandteilen, beispielsweise Fasern oder anderen im Vergleich
zum Ausgangsbereich 7 in ihren Abmessungen nicht vernachlässigbaren
Bestandteilen verwendet wird. Hier kann es zu einem Festsetzen der Grobbestandteile
der Fördermasse M, insbesondere der Fasern, in dem Ausgangsbereich 7 kommen
und damit zu einer Verklumpung oder Verstopfung in dem Ausgangsbereich 7 und
dessen Auslassöffnung 73.
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Es
ist nun in dem Ausgangsbereich 7 ein Räumelement 6 vorgesehen,
das an dem stirnseitigen Ende des Schneckenrotors 5 befestigt
ist, insbesondere angeschweißt ist. Das Räumelement 6 rotiert
mit dem Schneckenrotor 5 exzentrisch um die Drehachse A
mit und bewegt sich dabei periodisch umlaufend durch den Ausgangsbereich 7.
Das Räumelement 6 räumt dadurch fortlaufend
oder permanent den Ausgangsbereich 7 aus und drängt
darin enthaltene Fördermasse M seitlich nach außen,
d. h. von der Drehachse A weg, aus der seitlichen Auslassöffnung 73 in
der Seitenwandung 72 hinaus.
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Das
Räumelement 6 weist dazu eine, im Förderbetrieb
der Exzenter-Schneckenpumpe 2, in der Drehrichtung D um
die Drehachse A zeigende Räumfläche 60 und
eine entgegengesetzt zur Drehrichtung D zeigende rückseitige
Fläche 63 sowie eine Stirnfläche 62 und
zwei Längsflächen 61 und 64,
die jeweils die Räumfläche 60 und die
rückseitige Fläche 63 an den Rändern
oder entsprechenden Kanten miteinander verbinden.
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Die
Räumfläche 60 und die rückseitige
Fläche 63 sowie auch die Stirnfläche 62 und
die Längsflächen 61 und 64 sind
im dargestellten Ausführungsbeispiel eben oder als Flachseiten
ausgebildet und dabei jeweils rechteckig, so dass das Räumelement 6 insgesamt
eine längliche flache Quaderform aufweist. In dieser geometrisch
einfachen Gestalt kann das Räumelement 6 insbesondere
als Flachblechkörper ausgebildet sein oder einfach aus
Flachblech hergestellt werden. Die Länge der Stirnfläche 62 entspricht
der Breite B der Räumfläche 60 sowie
der rückseitigen Fläche 63, während
die Länge der Längsflächen 61 und 64 der
Länge L der Räumfläche 60 und
der rückseitigen Fläche 63 entspricht.
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Die
Länge L der Räumfläche 60 oder
des Räumelements 6 ist nur geringfügig
kleiner als die axiale Länge des Ausgangsbereichs 7.
Zwischen der Stirnfläche 62 des Räumelements 6 und
der Stirnwandung 71 des Ausgangsbereichs 7 im
normalen Förderbetrieb ein kleiner Abstand a gebildet,
der typischerweise zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere zwischen
1 mm und 5 mm liegt.
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Auch
radial zur Drehachse A gesehen ist zwischen dem Räumelement 6,
insbesondere dessen radial außen liegender Längsseite 61,
und der Seitenwandung 72 des Ausgangsbereichs 7 ein
radialer Zwischenraum oder Zwischenspalt gebildet, der ebenfalls
typischerweise ein radiales Spiel oder einen radiale Abmessung c
aufweist, die zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 1 mm
und 5 mm liegt, und insbesondere gleich dem Abstand a sein kann.
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Die
Breite B des Räumelements 6 ist nun größer
als die Hälfte des Durchmessers d des zylindrischen Ausgangsbereichs 7 bzw.
dem Innendurchmesser von dessen zylindrischer Seitenwandung 72 gewählt.
Somit ragt das Räumelement 6 und dessen Räumfläche 60 bei
der exzentrischen Drehung um die Drehachse A immer mit einem Teilbereich,
der der Differenz B – d/2 + c entspricht, über
die Drehachse A hinaus oder überstreicht mehr als die Hälfte
des Innenvolumens des Ausgangsbereichs 7, was die Räumwirkung
deutlich verstärkt.
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Typischerweise
beträgt die Breite B des Räumelements 6 bzw.
von dessen Räumfläche 60 wenigstens das
0,5-fache bis 0,75-fache (50% bis 75%), vorzugsweise zwischen dem
0,55-fachen und dem 0,70-fachen (55% bis 70%), des Durchmessers
d des Ausgangsbereichs 7 und/oder ragt mit bis zu etwa 25%
seiner Räumfläche 60 über die
Drehachse A hinaus.
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Entsprechend
ist der nicht von der Räumfläche 60 bei
der Drehung des Räumelements 6 überdeckte
Volumenbereich oder der von dem Räumelement 6 durchwanderte
im Längsschnitt, der die Drehachse A enthält,
gese hene Bereich des Ausgangsbereichs typischerweise auf das 0,25-fache
bis unter 0,5-fache des Durchmessers d oder Volumens des Ausgangsbereichs 7 begrenzt.
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Der
Durchmesser d des Ausgangsbereichs 7 liegt typischerweise
zwischen 40 mm und 110 mm und die axiale Länge des Ausgangsbereichs 7 typischerweise
zwischen 40 mm und 125 mm.
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Die
Dicke t des Räumelements 6 entsprechend der Bereite
der Längsflächen 61 und 64 ist
typischerweise zwischen 2 mm und 15 mm gewählt, während
die Breite B des Räumelements 6 typischerweise
zwischen 30 mm und 80 mm gewählt ist und die axiale Länge
L des Räumelements 6 typischerweise zwischen 30
mm und 125 mm beträgt, jeweils abhängig von den
Abmessungen des Ausgangsbereichs 7.
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Die
dargestellte Ausführung des Räumelements 6 lässt
sich leicht mit einem Flacheisen realisieren, das an den Schneckenrotor 5 angeschweißt wird.
Es sind jedoch auch andere Formen und Ausbildungen des Räumelements 6 möglich,
insbesondere auch gewölbte oder gekrümmte Formen
oder Formen und/oder Ausführungen mit wenigstens einer Stoß-
oder Berührungskante zwischen der Räumfläche 60 und
der rückseitigen Fläche 63 anstelle von Stirnfläche 62 und/oder
Längsfläche 61 und 64. Außerdem
können auch mehrere Räumelemente am Ende des Schneckenrotors 5 vorgesehen
werden.
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Der
Ausgangsbereich 7 ist in der in 1, 2 und 4 dargestellten
Ausführungsform in einem gesonderten Ausgangsteil 70,
das bevorzugt als Stahlteil ausgebildet ist, ausgebildet, wobei
das Ausgangsteil 70 neben der Seitenwandung 72 und Stirnwandung 71 des
Ausgangsbereichs 7 einen die Seitenwandung 72 umlaufenden
Flansch 74 aufweist.
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Dieser
Flansch 74 weist eine innere umlaufende Anlagefläche 76,
die insbesondere ringförmig ausgestaltet ist, auf, an der
eine zugehörige Stirnseite der Außenwandung 30 bzw.
des Innenwandteils 4 der Exzenter-Schneckenpumpe 2 anliegt
und abgedichtet ist.
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Die
von dem Flansch 74 oder Ausgangsbereich 7 abgewandte
Stirnseite der Außenwandung 30 der Exzenter-Schneckenpumpe 2 liegt
an einem Verbindungsflansch 39 dichtend an. An der gegenüberliegenden
Seite des Verbindungsflansches 39 liegt nun die Stirnseite
eines Behandlungsrohres 90 eines Behandlungsbereichs 9 dichtend
an.
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Die
Verbindung zwischen Ausgangsteil 70 und Außenwandung 30 sowie
Außenwandung 30 und Behandlungsrohr 90 über
den Verbindungsflansch 39 wird über zwei Befestigungselemente 14 hergestellt,
die parallel zur Drehachse A außen an dem Außenrohr 30 sowie
dem Behandlungsrohr 90 entlang verlaufen und insbesondere
als Langschrauben oder Spannstangen oder -bolzen ausgebildet sind.
Ein Ende der Befestigungselemente 14 ist durch eine Durchführung 75 in
dem Flansch 74 im Ausgangsteil 70 geführt
und das andere Ende der Befestigungselemente 14 ist in
einem zugehörigen Befestigungsteil 94 außen
am Behandlungsrohr 90 gehalten oder befestigt, wobei mittels
nicht näher bezeichneter Kontermuttern an den mit Gewinden
versehenen Enden der Befestigungselemente 14 eine axiale
Zugkraft von oder an den Befestigungselementen 14 zum Erzeugen
einer Anlagekraft zum Abdichten ausgeübt wird.
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In
dem Behandlungsrohr 90 des Behandlungsbereichs 9 ist
nun eine um die Drehachse A rotierende oder rotierbare Behandlungswelle 10 angeordnet,
die mehrere radial von der Drehachse nach außen ragende
oder gerichtete und axial zueinander versetzt angeordnete Behandlungselemente 11 aufweist.
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In
axiale Zwischenräume zwischen den Behandlungselementen 11 ragen
nach innen auf die Drehachse A zu Gegenelemente 12, so
dass im Bereich zwischen den Gegenelementen 12 und den
Behandlungselementen 11 bei deren Umlauf um die Drehachse
A ein mäanderförmiger Weg für die Fördermasse
M mit verringertem Strömungsquerschnitt gebildet ist. Zwischen
den Be handlungselementen 11 und den Gegenelementen 12 werden
nun Grobbestandteile, insbesondere fasrige Bestandteile der Fördermasse
M zerkleinert oder zerschreddert aufgrund der Scherwirkung oder
Scherreißwirkung zwischen den rotierenden Behandlungselementen 11 und
den Gegenelementen 12.
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Die
Behandlungselemente 11 können dazu zu den korrespondierenden
Gegenelementen 12 gewandte Kanten aufweisen, beispielsweise
indem sie im Schnitt dreieckförmig zulaufend ausgebildet
sind, insbesondere im Anschluss an einen quader- oder rechteckförmigen
Bereich, oder als eine Art Rotorblätter oder Schredderblätter
ausgebildet sind. Die Behandlungselemente 11 können
zugleich eine Mischfunktion zum Mischen der Fördermasse
M und/oder eine Förderfunktion zum Fördern der
Fördermasse M erfüllen, beispielsweise auch zur
Drehachse A geneigt sein, um der Fördermasse M einen Schub
nach vorne in der Förderrichtung F zu verleihen.
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Die
Gegenelemente 12 sind bevorzugt rund ausgebildet nach Art
einer Schraube, wie in 5 gezeigt, wobei ein Schraubkopf 16 mit
einem Vielkant zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels und
ein in den Behandlungsbereich zwischen die Behandlungselemente 11 ragender
Bolzenteil 18 vorgesehen sind und unmittelbar im Anschluss
an den Schraubkopf 16 zwischen dem Schraubkopf 16 und
dem Bolzenteil 18 ein Außengewinde 17 am
Umfang des Gegenelements 12 vorgesehen ist. Der Bolzenteil 18 weist
eine zylindrische Gestalt auf und ist an seinem Ende als Einführhilfe
verjüngt, insbesondere in einer kegelform.
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Die
einzelnen Gegenelemente 12 werden nun in zugehörige
Gewindeteile 92 an der Außenseite des Behandlungsrohres 90 eingeschraubt,
wobei der Schraubkopf 16 auf dem Gewindeteil 92 im
eingeschraubten Zustand aufsetzt oder anliegt. Die Gewindeteile 92 sind
bevorzugt an dem Behandlungsrohr 90 angeschweißt
oder auch einstückig daran ausgebildet durch Auskragungen
oder einen Tiefziehprozess. Es können axial zur Drehachse
A gesehen mehrere Gegenelemente 12 zwischen zugehörigen
Behandlungselemen ten 11 angeordnet sein und auch in Umfangsrichtung
gesehen mehrere Gegenelemente 12 vorgesehen sein, die bevorzugt
um einen gleichen Winkel um die Drehachse A zueinander versetzt
sind.
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In
Strömungsrichtung vor dem mit den Behandlungselementen 11 und
den Gegenelementen 12 versehenen Behandlungsbereich 9 ist
ein seitlicher Einlass 95 im Behandlungsrohr 90 vorgesehen, in
den ein Zuführrohr 13 für die Fördermasse
M mündet. In Verlängerung der Drehachse A ist
die Behandlungswelle 10 mit einem nicht dargestellten Drehantrieb
verbunden.
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An
dem Ausgang des Behandlungsbereichs 9, der in den Eingangsbereich
der Exzenterschneckenpumpe 2 mündet, sind die
Behandlungswelle 10 und der Schneckenrotor 5 der
Exzenter-Schneckenpumpe 2 miteinander drehgekoppelt, beispielsweise durch
eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel weist der Schneckenrotor 5 ein
Kupplungsteil 50 auf mit einer Kupplungsnut 51,
in die ein entsprechender Kupplungsvorsprung 15 der Behandlungswelle 10 formschlüssig
eingreift, so dass bei Drehung der Behandlungswelle 10 über
den nicht dargestellten Drehantrieb sich der Schneckenrotor 5 um
die Drehachse A exzentrisch mit der Behandlungswelle 10 mitdreht. Diese
formschlüssige Verbindung über Kupplungsvorsprung 15 und
Kupplungsnut 51 ist axial durch Auseinanderbewegen von
Schneckenrotor 5 und Behandlungswelle 10 bei Auseinanderbauen
der Komponenten nach Lösen der Befestigungselemente 14 lösbar.
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Mitunter
kann es erforderlich sein, die gesamte aus Schneckenrotor 5 und
Behandlungswelle 10 bestehende Drehanordnung über
den Drehantrieb in hin zur Drehrichtung D entgegensetzter Richtung rückwärts
zu drehen, beispielweise zum Reinigen. In diesem Fall würden
die axial nach vorne gerichteten Kräfte auf den Schneckenrotor 5 dazu
führen, dass dieser sich aus der Verbindung seiner Kupplungsnut 51 mit
dem Kupplungsvorsprung 15 der Behandlungswelle 10 lösen
könnte, indem er nach vorne wandert. Aus diesem Grund ist
der Abstand a zwischen der Stirnfläche 62 des
Räumelements 6 und der Stirnwandung 71 des
Ausgangsbereichs 7 so klein gewählt, dass er kleiner
ist als die axiale Eingriffslänge des Kupplungsvorsprungs 15 in
der Kupplungsnut 51 und sich somit die Verbindung zwischen Kupplungsvorsprung 15 und
Kupplungsnut 51 nicht lösen kann, sondern das
Räumelement 6 sich an der Stirnwandung 71 abstützt
und damit den Schneckenrotor 5 abstützt und sich
drehend an der Stirnwandung 71 entlang bewegt. Das Räumelement 6 hat also
auch bevorzugt eine Stützfunktion im Rückwärtsbetrieb
oder Rücklauf der Exzenter-Schneckenpumpe 2.
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Eine
solche Stützfunktion ist allerdings zumindest dann nicht
erforderlich, wenn eine feste axiale Verbindung zwischen dem Schneckenrotor 5 und der
Behandlungswelle 10 verwirklicht ist, beispielsweise eine
einstückige Ausbildung oder eine feste, beispielsweise
materialschlüssige Verbindung.
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Außerdem
kann auch die Außenrohrwandung 30 der Exzenter-Schneckenpumpe 2 mit
der Seitenwandung 72 des Ausgangsbereichs 7 einstückig
ausgebildet sein und/oder mit dem Behandlungsrohr 90 einstückig
ausgebildet sein. Die gezeigte Ausführung mit mehreren
Teilen lässt sich jedoch leichter demontieren.
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- 2
- Exzenter-Schneckenpumpe
- 3
- Stator
- 4
- Innenwandteil
- 5
- Schneckenrotor
- 6
- Räumelement
- 7
- Ausgangsbereich
- 8
- Abführrohr
- 9
- Behandlungsrohr
- 10
- Behandlungswelle
- 11
- Behandlungselement
- 12
- Gegenelement
- 13
- Zuführrohr
- 14
- Befestigungselement
- 15
- Kupplungsvorsprung
- 16
- Schraubkopf
- 17
- Außengewinde
- 18
- Bolzenteil
- 30
- Außenwandung
- 45
- Hohlraum
- 50
- Kupplungsteil
- 51
- Kupplungsnut
- 60
- Flachseite
- 61
- Längsseite
- 62
- Stirnseite
- 70
- Ausgangsteil
- 73
- Auslassöffnung
- 74
- Flansch
- 75
- Durchführung
- 76
- Dichtflansch
- 90
- Behandlungsrohr
- 91
- Öffnung
- 92
- Gewindeteil
- 94
- Befestigungsteil
- 95
- Einlass
- A
- Drehachse
- B
- Breite
- L
- Länge
- D
- Drehsinn
- F
- Förderrichtung
- M
- Fördermasse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004013260
U1 [0003]
- - EP 1721717 A1 [0004]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - http://de.wikipedia.org/wiki/Exzenterschneckenpumpe [0002]