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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Verdrehsicherung für eine Exzenterschneckenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Exzenterschneckenpumpen sind mitunter mit Verdrehsicherungen versehen. Diese stellen eine zusätzliche Schutzmaßnahme dar, um ein Verdrehen eines Mantels gegenüber einem feststehenden Gehäuse zu verhindern. Der Mantel umschließt eine Elastomerauskleidung des Stators der Exzenterschneckenpumpe. Zwar kann der Mantel einer Exzenterschneckenpumpe auch derart eingebaut und eingespannt werden, dass eine Verdrehsicherung nicht notwenig ist, gleichwohl wird häufig eine solche Verdrehsicherung in Form eines Zapfens oder anderem Elements zur Sicherheit vorgesehen.
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Aus dem Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, als Verdrehsicherung eine Lasche an den Mantel anzuschweißen, wobei die Lasche in einen Anschlag des feststehenden Gehäuses eingreift. Ebenso kann ein Zapfen vorgesehen werden, welcher an den Mantel angeschweißt wird.
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Eine weitere Möglichkeit ist in der
CH 383 782 A offenbart. Es wird vorgeschlagen, in ein feststehendes Gehäuse eine Schraube einzudrehen, welche gegen den Mantel drückt und ihn so in der Lage fixiert.
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In einer abgewandelten Form schlägt die
EP 0 987 438 A1 vor, auf dem Mantel eine Mutter anzuordnen, in welche eine Schraube eingedreht wird. Die Schraube wird dann als Verdrehsicherung verwendet und an einem feststehenden Teil des Gehäuses festgelegt.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen weisen verschiedene Nachteile auf. So ist die Lösung mit angeschweißten Laschen problematisch, falls der gesamte Mantel mit einem Schrumpfschlauch oder einem anderen Kunststoff überzogen werden soll. Ein nachträgliches Anschweißen nach Überziehen des Mantels mit einem Schrumpfschlauch ist schwierig. Ebenso ist das Überziehen des Schrumpfschlauchs bei angeordneter Lasche nicht möglich.
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Die an einem feststehenden Gehäuse eingeschraubte Schraube, welche gegen den Mantel drückt, benötigt ein spezielles Gewinde in dem Gehäuse, sodass die Fertigung des Gehäuses unter Umständen aufwendiger wird. Die andere Alternative, nämlich ein Element an dem Mantel anzuordnen, wie beispielsweise eine Mutter (
EP 0 987 438 A1 ), erhöht den Fertigungsaufwand für den Mantel, da extra eine Mutter angeschweißt werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben oder zu lindern, insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verdrehsicherung für eine Exzenterschneckenpumpe anzugeben Die Verdrehsicherung soll leicht herstellbar sein und nach Möglichkeit ein Überziehen des Mantels mit einem Kunststoffschlauch ermöglichen.
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Die Aufgabe wird mit einer Verdrehsicherung nach Anspruch 1 gelöst. Durch das Einbringen eines Innengewindes unmittelbar in eine radiale Öffnung des Mantels wird die Herstellung des Mantels mit Verdrehsicherung gegenüber Lösungen mit aufgeschweißten Elementen vereinfacht. Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass nicht zusätzliche Elemente wie beispielsweise eine Mutter auf den Mantel aufgeschweißt werden müssen. Es sollte allerdings hinzugefügt werden, dass zu einer Erhöhung der Traglastfähigkeit der Verdrehsicherung auch ein zusätzliches Element angeschweißt werden kann.
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Ein Gedanke der Erfindung ist, dass der Mantel eine zumindest im Wesentlichen radiale Öffnung aufweist, in welche unmittelbar ein Innengewinde eingebracht ist. Die Öffnung ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen radial ausgerichtet, wobei „zumindest im Wesentlichen” vorzugsweise einen Winkelbereich von +/–30°, bevorzugter von +/–10° gegenüber einem Radius des Mantels einschließt. Vorzugsweise ist die Öffnung radial angeordnet, d. h. dass die Öffnung im Bereich von Fertigungstoleranzen entlang eines Radius des Mantels verläuft.
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Bei einem wellenförmigen Mantel ist die Öffnung vorzugsweise an einer Stelle vorgesehen, an welcher die Oberfläche des Mantels senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht auf dem Radius des Mantels steht. Der Zapfen ist vorzugsweise aus Metall hergestellt. Bei typischen Ausbildungsformen kann der Zapfen aber auch aus einem Kunststoff hergestellt sein.
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Vorzugsweise ist an dem Mantel ein zweiter Zapfen befestigt. Für den zweiten Zapfen ist vorzugsweise eine zweite zumindest im Wesentlichen radiale Öffnung vorgesehen, in welche ein zweites Innengewinde eingebracht ist. Der zweite Zapfen ist vorzugsweise mit seinem Außengewinde mit dem zweiten Innengewinde verschraubt. Das Vorsehen eines zweiten Zapfens bietet den Vorteil, dass die Verdrehsicherung stabiler wird. Für die zweite Öffnung gelten die bevorzugten Merkmale der ersten Öffnung analog, insbesondere die der geometrischen Anordnung.
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Vorzugsweise sind der erste Zapfen und der zweite Zapfen oder die Öffnungen axial bezüglich einer Längsachse des Mantels in Reihe angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass bei radialen Öffnungen die Längsachsen der Zapfen parallel ausgerichtet sind. Auf diese Weise ist es leichter möglich, die beiden Zapfen mittels einer Verbindung zu verbinden.
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Vorzugsweise sind die beiden Zapfen über eine Verbindung miteinander verbunden. Dies bietet den Vorteil, dass ein Herausdrehen der Zapfen durch Drehen der Zapfen und Lösen der Verschraubungen erschwert wird, da durch die Verbindung der jeweils andere Zapfen ein Verdrehen oder Herausdrehen verhindert.
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Vorzugsweise ist auf dem ersten und dem zweiten Zapfen eine Abdeckung angeordnet. Die Abdeckung stellt eine Verbindung des ersten Zapfens und des zweiten Zapfens dar. Vorzugsweise deckt die Abdeckung den ersten Zapfen und den zweiten zapfen zumindest teilweise ab. Besonders bevorzugt wird, dass die Abdeckung zumindest 90% des ersten Zapfens und des zweiten Zapfens abdeckt. Auf dieses Weise wird ein ansprechendes Äußeres und eine stabile Verbindung erreicht, gleichzeitig werden die Zapfen gegenüber mechanischen Einflüssen geschützt.
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Vorzugsweise umfasst die Abdeckung Kunststoff, besonders bevorzugt ist die Abdeckung aus Kunststoff hergestellt oder besteht aus Kunststoff. Kunststoff bietet den Vorteil, dass es besonders leicht ist und günstig zu fertigen ist. Bei typischen Ausführungsformen der Erfindung können die Abdeckungen jedoch auch aus Metall gefertigt sein.
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Vorzugsweise ist die Öffnung in dem Mantel verstärkungslos. Verstärkungslos bedeutet, dass keine zusätzlichen Elemente wie beispielsweise eine aufgeschweißte Mutter vorgesehen sind, um die Öffnung zu verstärken. Dies gilt analog für die zweite Öffnung. Dieses Merkmal bietet den Vorteil einer besonders einfachen Fertigung.
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Vorteilhafterweise ist die Verschraubungslänge der Öffnung, das ist vorzugsweise die Länge des Innengewindes in axialer Richtung des Zapfens, länger als die Dicke oder Blechdicke des Mantels. Auf diese Weise wird eine höherer Widerstand gegen ein Herausziehen des in der Öffnung verschraubten Zapfens erreicht. Besonders bevorzugt wird eine Länge, die mindestens 1,5 mal, bevorzugter 2 mal so lang ist wie die Dicke des Mantels.
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Vorzugsweise ist die Öffnung in dem Mantel mittels Fließlochformen hergestellt. Fließlochformen eignet sich besonders gut zum Herstellen der Öffnung, da beim Fließlochformen Ränder entstehen, welche die wirksame Verschraubungslänge gegenüber der Dicke des Blechs des Mantels erhöhen. Auf diese Weise kann eine bessere Verschraubung erreicht werden. Werkzeuge und Verfahren zum Fließlochformen werden beispielsweise durch die Firma Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH, 75203 Königsbach-Stein, DE, angeboten.
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Die europäische Patentanmeldung
EP 015 518 A1 beschreibt ein Beispiel eines Werkzeugs für das Fließlochformen. Der Inhalt dieser Anmeldung ist im Bezug auf das Herstellen der Öffnung in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
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Beim Fließlochformen wird das Metall des Mantels durch Reibung vorzugsweise auf mindestens 500°C erwärmt. Der Mantel besteht vorzugsweise aus Metall. Durch die plastische Verformung wird erreicht, dass die Gewindelänge trotz dünnen Mantels ausreichend lang ist, um eine ausreichende Festigkeit gegenüber einem Herausziehen der Schraube zu erreichen.
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Vorzugsweise wird anschließend an das Herstellen der Öffnung mittels Fließlochformen das Gewinde in die Öffnung eingebracht. Vorteilhafterweise erfolgt das Einbringen des Innengewindes spanlos. Dabei wird zweckmäßigerweise das die Öffnung umgebende Material zumindest teilweise kaltverformt. Dies bietet den Vorteil einer Verfestigung und damit einer höheren Traglast der Schraubverbindung. Es sollte angemerkt werden, dass die plastische Verformung beim Fließlochformen nicht zwangsweise eine Festigkeitssteigerung mit sich bringt, da das Material beim Fließlochformen erwärmt ist. Eine solche Erwärmung tritt beim Einbringen des Gewindes vorzugsweise nicht auf bzw. das Material wird beim Einbringen des Gewindes vorzugsweise nicht auf mehr als beispielsweise 200°C oder 300°C erwärmt, um eine Kaltverformung mit Festigkeitszuwachs zu ermöglichen.
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Vorzugsweise umfasst der Zapfen ein zweites Gewinde. Das zweite Gewinde ist vorzugsweise an einer der Öffnung abgewandten Seite des Zapfens angeordnet. Das zuvor angesprochene Außengewinde stellt das erste Gewinde des Zapfens dar und wird dazu verwendet, eine Verbindung mit dem Innengewinde der Öffnung herzustellen. Das zweite Gewinde ist an dem zweiten Ende des Zapfens angeordnet und ermöglicht die Befestigung beispielsweise einer Abdeckung oder erleichtert das Einschrauben in die Öffnung.
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Vorzugsweise ist der Mantel von einem Kunststoffschlauch umschlossen. Als Kunststoffschlauch kann eine Schrumpffolie oder eine andere Kunststoffbedeckung verwendet werden. Schrumpffolien oder Schrumpfschläuche bieten den Vorteil, dass sie sehr leicht montiert werden können. Vorzugsweise sind mindestens 80% der Außenseiten-Oberfläche des Mantels, bevorzugter 90% der Außenseiten-Oberfläche des Mantels von dem Kunststoff umschlossen. Besonders bevorzugt wird Außenseiten-Oberfläche des Mantels vollständig bis auf Endbereiche und die Öffnung oder die Öffnungen von dem Kunststoff umschlossen. Dies bietet den Vorteil, dass auf eine Lackierung unter Umständen verzichtet werden kann. Mit Außenseiten-Oberfläche des Mantels ist dabei die äußere Oberfläche des Mantels gemeint. Innerhalb des Mantels ist vorzugsweise die Elastomerauskleidung des Stators der Exzenterschneckenpumpe angeordnet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einer Verdrehsicherung in einer der beschriebenen Varianten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht entlang eines Längsschnitts durch den Stator einer Exzenterschneckenpumpe mit erfindungsgemäßer Verdrehsicherung;
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2 einen Querschnitt durch den Stator der 1 mit der erfindungsgemäßen Verdrehsicherung.
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Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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In der 1 ist der Stator 1 einer Exzenterschneckenpumpe mit einer erfindungsgemäßen Verdrehsicherung gezeigt. Die 1 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Längsachse des Stators 1, wobei die Verdrehsicherung geschnitten dargestellt ist.
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Der Stator 1 umfasst eine Auskleidung 2, welche innerhalb eines Mantels 3 angeordnet ist. Innerhalb der Auskleidung 2 wird ein für Exzenterschneckenpumpen üblicher, gewendelter Innenraum gebildet. Der Mantel 3 besteht aus Stahl, wohingegen die Auskleidung 2 aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Elastomer hergestellt ist.
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In dem Mantel 3 ist eine erste Öffnung 5 und zweite Öffnung 6 angeordnet. Die Öffnungen 5 und 6 sind durch Fließlochformen in dem Mantel 3 hergestellt. Beim Fließlochformen wird ein Fließlochformer auf den Mantel 3 aufgesetzt und mit hohem Druck und hoher Drehzahl das Material des Mantels 3 auf etwa 600°C erwärmt, bis es sich unter dem Druck plastisch verformt. Dabei entstehen durch das Verdrängen des Materials hauptsächlich in Vorschubrichtung und zur Seite hin in dem Mantel 3 jeweils Kragen 7 um die Öffnungen 5 und 6 herum. Die Kragen 7 reichen nach innen in den Mantel 3 hinein und verlängern die Durchstoßlänge der Öffnungen 5 und 6 gegenüber der Blechdicke des Mantels 3.
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In den Öffnungen 5 und 6 sind Inngewinde eingebracht, in welche Außengewinde von Zapfen 8 eingreifen, welche in die Öffnungen 5 und 6 eingeschraubt sind. Das Einbringen der Innengewinde erfolgt spanlos bei gleichzeitiger Kaltverformung von Material des Mantels 3, welches die Öffnungen 5 und 6 umgibt. Mit der Kaltverformung geht eine Verfestigung des Materials einher, so dass die Auszugsfestigkeit der Verschraubungen weiter erhöht wird. Die Zapfen 8 sind jeweils mit einem Anschlag 9 versehen, welcher die Einschraubtiefe der Zapfen 8 in den Öffnungen 5 und 6 definiert.
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Die Zapfen 8 sind über eine Abdeckung 10 miteinander verbunden. Die Abdeckung 10 ist aus Kunststoff hergestellt. Sie verhindert ein unbeabsichtigtes Herausdrehen der Zapfen 8. Dadurch, dass zwei Zapfen 8 mit der Verbindung vorgesehen sind, ist ein Verdrehen der Abdeckung 10 und damit ein Herausdrehen eines Zapfens 8 unmöglich gemacht.
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In der 2 ist die erfindungsgemäße Ausführungsform der 1 in einer anderen Schnittansicht nochmals schematisch dargestellt. Gleiche Bezugszeichen wie bei der Beschreibung der 1 bezeichnen in der 2 gleiche Teile und werden nicht noch mal erläutert.
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Der Schnitt der 2 steht senkrecht auf der Längsachse des Stators 1. Der Schnitt verläuft auf Höhe der ersten Öffnung 5. Der Schnitt ist jedoch abgesehen von der Geometrie des Innenraums innerhalb der Auskleidung 2 identisch für einen Schnitt auf Höhe der Öffnung selbst.
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Der Mantel 3 ist von einem Kunststoffschlauch 11 umgeben, welcher lediglich angedeutet in der 2 dargestellt ist. Der Kunststoffschlauch 11 ist an den Stellen der Öffnungen 5 und 6 mit Öffnungen für den Durchtritt der Zapfen 8 versehen.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Der Umfang wird vielmehr durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator
- 2
- Auskleidung
- 3
- Mantel
- 5
- Erste Öffnung
- 6
- Zweite Öffnung
- 7
- Kragen
- 8
- Zapfen
- 9
- Anschlag
- 10
- Abdeckung
- 11
- Kunststoffschlauch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- CH 383782 A [0004]
- EP 0987438 A1 [0005, 0007]
- EP 015518 A1 [0020]
