DE202016101870U1

DE202016101870U1 - Stator für Exzenterschneckenmaschine

Info

Publication number: DE202016101870U1
Application number: DE202016101870.6U
Authority: DE
Original assignee: Wilhelm Kachele GmbH
Current assignee: Wilhelm Kachele GmbH
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2026-04-09
Also published as: DE202016104173U1

Abstract

Stator (11) für Exzenterschneckenmaschine, insbesondere Exzenterschneckenpumpe für flüssige, breiige oder pastöse, homogene oder inhomogene Medien, mit einem metallischen Mantelrohr (12), das innen mit einer Elastomerauskleidung (15) versehen ist und eine Axialrichtung (17) festlegt, mit einer Verdrehsicherung (16) in Form eines unrunden Auslegers (19), dessen Querschnitt eine lange Achse (A) und eine kurze Achse (a) enthält, wobei die lange Achse (A) quer zu der Axialrichtung (17) orientiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Exzenterschneckenmaschine, insbesondere eine Exzenterschneckenpumpe für flüssige breiige oder pastöse, homogene oder inhomogene Medien.
Exzenterschneckenpumpen sind grundsätzlich bekannt. Typischerweise weisen sie einen Stator mit mehreren Gewindegängen und einer Elastomerauskleidung auf. Lediglich beispielhaft wird dazu auf die DE 199 50 257 A1 verwiesen. Diese Druckschrift offenbart eine Exzenterschneckenmaschine mit einem Stator, der zwischen einem Eingangsgehäuse und einem Ausgangsgehäuse gefasst ist. Das Eingangsgehäuse und das Ausgangsgehäuse sind durch Zugbolzen gegeneinander verspannt.
Weiter ist aus der EP 0 987 438 A1 die Anbringung eines radial von dem Stator weg ragenden Schraubzapfens bekannt, der als Verdrehsicherung für den Stator dient. Der Zapfen findet seine Anlage an einem der Zugbolzen und verhindert somit eine Verdrehung des Stators. Um eine Verpackung des Stators mit Schrumpffolie zu ermöglichen, ist der äußere metallische Mantel des Stators in einer Vertiefung zunächst mit einer Mutter verschweißt, in die der Schraubzapfen später nach Anbringung der Schrumpffolie eingeschraubt werden kann.
Weiter ist es gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2014 103 665 U1 bereits Stand der Technik, eine Verdrehsicherung durch einen vom Statormantel radial abstehende, an den Statormantel angeschweißten Zapfen auszubilden. Das Gebrauchsmuster schlägt alternativ dazu vor, an dem Statormantel eine Buchse anzuschweißen, in die ein Rundzapfen eingepresst oder eingeklebt wird.
Die Drehmomentabstützung ist eine Schwachstelle, die bei höheren Belastungen Schaden nehmen oder auch vollständig ausreißen kann, so dass ein Loch in dem metallischen Mantel des Stators gerissen werden kann.
Davon ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, einen Stator für eine Exzenterschneckenmaschine mit verbesserter Drehmomentabstützung zu konzipieren.
Diese Aufgabe wird mit einem Stator nach Anspruch 1 gelöst:
Der erfindungsgemäße Stator weist eine Verdrehsicherung in Form eines Auslegers auf, dessen vorzugsweise unrunder Querschnitt einer lange Achse und eine kurze Achse enthält, wobei die lange Achse quer zu der Axialrichtung des Stators orientiert ist. Unter „quer“ wird dabei insbesondere eine rechtwinklige Orientierung verstanden. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, den unrunden Ausleger mit der langen Achse seines Querschnitts etwas schräg zur Axialrichtung an dem Mantelrohr anzubringen. Im Übrigen steht er im Wesentlichen vorzugsweise radial von dem Mantelrohr ab und kann Anlage an einem der Zuganker finden. Durch die Querorientierung der langen Achse des Querschnitts zur Axialrichtung des Mantelrohrs werden die entstehenden Kräfte mit weitem Stützabstand auf das Mantelrohr übertragen, so dass Verformungen oder Rissbildungen nicht zu befürchten sind.
Außerdem ist es unabhängig von der Querschnittsform des Auslegers gemäß Anspruch 2 vorteilhaft, wenn der Ausleger an einer Stelle des Mantels mit großem Außendurchmesser angebracht ist. Damit kann er größere Drehmomente aufnehmen als bei anderweitiger Anbringung an Abschnitten mit kleinerem Durchmesser. Der Ausleger ist bei seitlicher Betrachtung des Stators vorzugsweise an einem Wellenberg befestigt. Hier weist das Mantelrohr einen größeren Radius auf als in einem Wellental.
Insbesondere ist der Ausleger mit dem Mantelrohr verschweißt. Es sind vorzugsweise mindestens zwei voneinander beabstandete Schweißstellen vorgesehen, die vorzugsweise an den Enden des vorzugsweise länglichen Querschnitts angeordnet sind. Dadurch ergeben sich ein hoher Stützabstand und eine gute Kraftübertragung. Durch Verschweißung des Auslegers mit dem Mantelrohr an zwei voneinander beabstandeten Stellen sind zur Befestigung lediglich keine Schweißnähte erforderlich, die nach Ausbildung der Auskleidung angebracht werden können.
Alternativ wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe mit einem Stator nach Anspruch 11 gelöst, bei dem die Verdrehsicherung in Form eines Auslegers ausgebildet ist, der stirnseitig durch Bolzenschweißen mit dem Mantelrohr verschweißt ist. Insbesondere ist eine solche Schweißverbindung auch nach Herstellung der Elastomerauskleidung anbringbar. Die thermische Belastung der Auskleidung bleibt gering. Eine besonders robuste Lösung ergibt sich, wenn das mit dem Mantelrohr verschweißte Ende des Auslegers von einer Buchse umgeben ist, die z.B. über eine Ringnaht mit dem Mantelrohr verschweißt ist. Vorzugsweise ist zwischen dem Ausleger und der Buchse kein oder nur geringes Spiel vorhanden. Die Buchse kann vor der Ausbildung der Elastomerauskleidung an dem Mantelrohr angeschweißt werden.
Alternativ kann die Aufgabe mit einem Stator nach Anspruch 14 gelöst werden. Demgemäß weist der Ausleger einen angestauchten Fuß auf, der mit dem Mantelrohr verschweißt ist. Der Fuß hat einen größeren Durchmesser auf als der Ausleger, so dass er mit zwei kurzen einander gegenüber liegenden Schweißnähten oder auch mit einer Ringnaht an dem Mantelrohr befestigt werden kann, der gegenüber dem Ausleger vergrößerte Durchmesser des Fußes ermöglicht eine optimierte Kraftübertragung zwischen dem Ausleger und dem Mantelrohr.
Weitere Details und Abwandlungen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Ansprüchen. Es zeigen:
1 den erfindungsgemäßen Stator mit Verdrehsicherung, in ausschnittsweiser Draufsicht,
2 den Stator nach 1, geschnitten auf Höhe der Verdrehsicherung,
3 den Stator nach 1, in ausschnittsweiser Längsschnittdarstellung,
4 den Stator nach 1, in einer Stirnansicht,
5 eine abgewandelte Ausführungsform des Stators mit Verdrehsicherung in ausschnittsweiser Draufsicht,
6 den Stator nach 5, in Querschnittsdarstellung, geschnitten auf Höhe der Verdrehsicherung,
7 den Stator nach 5, in ausschnittsweiser Längsschnittdarstellung,
8 eine weitere abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stators in Stirnansicht,
9 und 10 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stators, jeweils in ausschnittsweiser Längsschnittdarstellung desselben.
In 1 ist ein Stator 11 einer Exzenterschneckenmaschine veranschaulicht, wie sie zum Fördern von fluiden Medien, insbesondere breiigen oder pastösen, homogenen oder auch inhomogenen Medien, wie zum Beispiel Beton, dienen kann. Der Stator bildet ein längliches Rohr mit einem mindestens 2-gängigen Innengewindeprofil. Er besteht aus einem äußeren Mantelrohr 12, dessen Profilierung die wenigstens zwei Gewindegänge 13, 14 festlegt. Innen ist der Stator 11 mit einer an der Innenfläche des Mantels 12 haftenden elastomeren Beschichtung 15 versehen, die vorzugsweise eine weitgehend gleichmäßige Dicke aufweist. Entsprechend bilden sich die Gewindegänge 13, 14, wie aus 2 ersichtlich, innen an der Beschichtung als Gewindegänge 13‘, 15‘ ab. Die Dicke der Beschichtung 15 ist weitgehend einheitlich, wobei wie 3 zeigt, kleinere Dickenunterschiede vorkommen können. Auch an Ein- und Ausgang, d.h. an den beiden stirnseitigen Enden des Stators 11 können größere Schichtdicken zustande kommen, wie es 4 veranschaulicht.
Während das Mantelrohr 12 vorzugsweise aus Stahl besteht, besteht die Beschichtung 15 aus einem nichtmetallischen Material, insbesondre einem vernetzten Kunststoffwerkstoff, wie bspw. einem Polymer oder einem Elastomer, Gummi oder dergleichen. Bei dem Material der Beschichtung 15 handelt es sich typischerweise um thermisch empfindliches Material, das bei höheren Temperaturen (mehrere 100°C) zu Degradation und Zersetzung neigt.
An dem Stator 11 ist eine Verdrehsicherung 16 angebracht, die dazu dient, um die Längsachse 17 des Stators 11 wirkende Drehmomente aufzunehmen und abzuleiten. Solche Drehmomente können im Betrieb durch Drehung des Rotors 18 (siehe 2 oder 4) auftreten. Die Verdrehsicherung 16 wird durch einen flachen, vorzugsweise in Radialrichtung von dem Mantelrohr 12 abstehenden Ausleger 19 gebildet, der zum Beispiel einen Rechteckquerschnitt aufweisen kann, wie aus 1 ersichtlich ist. Der Ausleger 19 kann durch einen aus Flachstahl bestehenden Abschnitt gebildet sein, dessen Querschnitt eine lange Achse A und eine kurze Achse a (1) aufweist. Außerdem kann sein Umriss wie 2 und 4 zeigen ebenfalls rechteckig sein. Die lange Achse A ist der Abstand zwischen den schmalen Seiten des Auslegers 19. Diese Achse A ist vorzugsweise quer zu der Längsachse 17 gerichtet wie 1 zeigt. Im bevorzugten Fall steht die lange Achse A rechtwinklig zu der Mittelachse 17. Alternativ kann die Achse A mit der Längsachse 17 jedoch auch einen spitzen Winkel einschließen.
Die kurze Achse a ist der Abstand der an die Schmalseite anschließenden Flachseiten des Auslegers 19 voneinander. Diese Achse a ist vorzugsweise etwa parallel zu der Längsachse orientiert.
Der Ausleger 19 ist bei allen vor- und nachstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stators 11 vorzugsweise an einer Stelle des Mantelrohrs 12 angeordnet, an der dieses einen großen Radius R_a aufweist, wie aus den 1, 2 und 4 hervorgeht. Dies hat den Vorzug, dass die von der Verbindungsstelle zwischen dem Ausleger 19 und dem Mantelrohr 14 zu übertragenden Kräfte aufgrund des größtmöglichen Abstands zu der Längsachse 17 gegenüber einer Anbringung in einem Gewindetal geringer sind.
Zur Verbindung des Auslegers 19 mit dem Mantelrohr 12 dient eine Schweißverbindung. Dazu ist der Ausleger 19 an seinem dem Mantelrohr 12 zugewandten Ende vorzugsweise mit einer Auskehlung versehen und an den äußersten Enden der an das Mantelrohr 12 grenzenden Schmalseiten 20, 21 des Auslegers 19 mit dem Mantelrohr 12 verschweißt. Die dabei erzeugten Schweißnähte 22, 23 beschränken sich vorzugsweise weitgehend auf die Schmalseiten 20, 21 des Auslegers 19. Dadurch ist der Wärmeeintrag in den Mantel 12 beim Schweißen relativ gering, so dass der Ausleger 19 bedarfsweise nicht nur vor sondern auch nach dem Einbringen der Beschichtung 15 in das Mantelrohr 12 angebracht werden kann. Der in Umfangsrichtung gemessene Abstand der Schweißnähte 22, 23 voneinander, d.h. die Breite B des Auslegers 19, die durch den Abstand der Schmalseiten 20, 21 voneinander bestimmt wird, ist vorzugsweise größer als der Radius R des Rotors 18. Insbesondere ist die Breite B vorzugsweise größer als das 1,5-fache des Radius R. Dadurch ergibt sich eine große Stützweite hinsichtlich der durch die Schweißnähte 22, 23 definierten Kraftübertragungspunkte zur Übertragung von an dem Ausleger 19 angreifenden, in Umfangsrichtung wirkenden Kräften F (4).
Der Rotor 11 mit der insoweit beschriebenen Konfiguration kann gegen große Drehmomente gesichert werden. Die Verbindung zwischen dem der Drehmomentabstützung dienenden Ausleger 19 und dem Mantel 12 ist robust und hält hohen Belastungen, auch Stoßbelastungen stand. Dabei gestattet das erfindungsgemäße Konzept die Anbringung des Auslegers 19 sowohl vor Erzeugung der Beschichtung 15 als auch dann, wenn eine solche Beschichtung 15 bereits vorhanden ist.
An der insoweit beschriebenen Erfindung sind zahlrieche Abwandlungen möglich. Beispielsweise muss der Querschnitt des Auslegers 19 nicht zwingend rechteckig sein. Abweichende Konfigurationen sind möglich. Zum Beispiel kann der Ausleger 19, wie es die 5 bis 7 zeigen, einen kreuzförmigen Querschnitt oder auch einen symmetrischen oder asymmetrischen Winkelquerschnitt, einen T-Querschnitt, einen Rohrquerschitt oder dergleichen aufweisen.
Wie 6 zeigt, kann sich der Ausleger 19, unabhängig von seinem Querschnitt, von dem Mantelrohr 12 weg verjüngend ausgebildet sein. Mit anderen Worten, der Querschnitt des Auslegers 19 kann konstant sein oder sich in Radialrichtung nach außen vermindern.
9 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform mit vorzugsweiser runder zapfenartigen Ausleger 19. Dieser ist wiederum an einer Stelle des Mantelrohrs 12 mit großem Außendurchmesser R_a angebracht. An dieser Stelle ist an dem Mantelrohr 12 zunächst eine Buchse 24 angeordnet. Diese ist vorzugsweise vor dem Einbringen der Beschichtung 15 an dem Mantelrohr 12 angeschweißt worden. Die Buchse kann dabei mit mehreren Schweißpunkten oder mit einer Ringschweißnaht mit dem Mantelrohr 12 verbunden worden sein. Zu einem späteren Zeitpunkt, vorzugsweise nach dem Einbringen der Beschichtung 15 ist der bolzenartige Ausleger 19 in die Buchse 24 eingesetzt und stirnseitig mit dem Mantelrohr 12 verschweißt worden. Dies kann in einem sogenannten Bolzenschweißvorgang mit Widerstandserwärmung der Schweißstelle geschehen. Die dabei aufgeschmolzene Materialmenge und somit der Wärmeeintrag sind gering, so dass die Beschichtung 15 nicht merklich geschädigt wird.
Eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Verdrehsicherung 16 ist 10 zu entnehmen. Der Ausleger 19 ist dort ein Bolzen mit einem angestauchten Kopf 25, der wiederum an einer Stelle des Mantelrohrs 12 mit großem Außendurchmesser R_a mit dem Mantelrohr 12 verschweißt ist. Die entstehende Schweißnaht 26 ist beispielsweise eine WIG-Schweißnaht, die vor oder nach der Beschichtung 15 erzeugt werden kann.

Der Kopf 25 weist einen größeren Durchmesser auf als der übrige Ausleger 19, der vorzugsweise einen Rundquerschnitt oder auch einen abweichenden Querschnitt haben kann. Infolgedessen kann der Kopf 25 ebenfalls einen Rundquerschnitt oder auch einen abweichenden länglichen Querschnitt aufweisen. Durch den Anstauchvorgang wird die Stützweite der Schweißnaht 26 gegenüber einer Lösung mit nicht angestauchtem Kopf vergrößert, wodurch eine bessere Kraftübertragung ermöglicht wird. Bezugszeichen

11	Stator
12	Mantelrohr
13, 14, 13‘, 14‘	Gewindegänge
15	Beschichtung
16	Verdrehsicherung
17	Längsachse
18	Rotor
19	Auslegers
A	lange Achse des Querschnitts des Auslegers
a	kurze Achse des Auslegers
20, 21	Schmalseiten
22, 23	Schweißnähte
B	Breite
R	Radius des Rotors 18
F	Kraft
Ra	Größter Außenradius des Mantelrohrs
24	Buchse
25	Kopf
26	Schweißnaht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 19950257 A1 [0002]
EP 0987438 A1 [0003]
DE 2014103665 U1 [0004]

Claims

Stator (11) für Exzenterschneckenmaschine, insbesondere Exzenterschneckenpumpe für flüssige, breiige oder pastöse, homogene oder inhomogene Medien, mit einem metallischen Mantelrohr (12), das innen mit einer Elastomerauskleidung (15) versehen ist und eine Axialrichtung (17) festlegt, mit einer Verdrehsicherung (16) in Form eines unrunden Auslegers (19), dessen Querschnitt eine lange Achse (A) und eine kurze Achse (a) enthält, wobei die lange Achse (A) quer zu der Axialrichtung (17) orientiert ist.
Stator für Exzenterschneckenmaschine, insbesondere Exzenterschneckenpumpe für flüssige, breiige oder pastöse, homogene oder inhomogene Medien, mit einem metallischen Mantelrohr (12), das innen mit einer Elastomerauskleidung (15) versehen ist und eine Axialrichtung (17) festlegt, mit einer Verdrehsicherung (16) in Form eines Auslegers (19), der an einer Stelle des Mantelrohrs (12) angebracht ist, an der das Mantelrohr (12) einen großen Außendurchmesser (R_a) aufweist.
Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der unrunde Auslegers (19) an den Enden der langen Achse (A) des Querschnitts mit dem Mantelrohr (12) verschweißt ist.
Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (19) ausschließlich an den Enden der langen Achse (A) seines Querschnitts mit dem Mantelrohr (12) verschweißt ist.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lange Achse (A) des Querschnitts quer zu der Axialrichtung (17) orientiert ist.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (19) einen Rechteckquerschnitt aufweist.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (19) einen Vollquerschnitt aufweist.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (19) einen Hohlquerschnitt aufweist.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (19) einen zu seinem freien Ende hin abnehmenden Querschnitt aufweist.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (19) an seinem mit dem Mantelrohr (12) verbundenen Ende in Richtung der langen Achse (A) eine Erstreckung (B) aufweist, die größer ist als der Radius der von dem Stator (R) aufzunehmenden Schnecke.
Stator für Exzenterschneckenmaschine, insbesondere Exzenterschneckenpumpe für flüssige, breiige oder pastöse, homogene oder inhomogene Medien, mit einem metallischen Mantelrohr (12), das innen mit einer Elastomerauskleidung (15) versehen ist und eine Axialrichtung (17) festlegt, mit einer Verdrehsicherung (16) in Form eines Auslegers (19), der stirnseitig durch Bolzenschweißen mit dem Mantelrohr (12) verschweißt ist.
Stator nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Verdrehsicherung eine stirnseitig mit dem Mantelrohr (12) verschweißte Buchse (24) gehört, die ein Ende des einen Rundquerschnitt aufweisenden Auslegers (19) umgibt.
Stator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (24) mit dem Mantelrohr (12) vor der Ausbildung der Elastomerauskleidung (15) und der Ausleger (19) nach Ausbildung der Elastomerauskleidung verschweißt worden ist.
Stator für Exzenterschneckenmaschine, insbesondere Exzenterschneckenpumpe für flüssige, breiige oder pastöse, homogene oder inhomogene Medien, mit einem metallischen Mantelrohr (12), das innen mit einer Elastomerauskleidung (15) versehen ist und eine Axialrichtung (17) festlegt, mit einer Verdrehsicherung (16) in Form eines Auslegers (19), der einen angestauchten Fuß (25) aufweist und mit dem Mantelrohr (12) verschweißt ist.
Stator nach Anspruch 1, 2, oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (16) vor Anbringung der Elastomerauskleidung (15) mit dem Mantelrohr (12) verschweißt worden ist.