DE2056661C3 - Verdrängerflügel für eine Drehkolbenpumpe zum Fördern zähflüssiger, gegebenenfalls inhomogener, korrosiver Medien - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Verdrangerflügel für eine ein emailliertes Gehäuse aufweisende Drehkolbenpumpe ₊₀ nach dem Rootsprinzip zum Fördern zähflüssiger, gegebenenfalls inhomogener, korrosiver Medien, bei welcher Drehkolbenpumpe gemäß Patent 1 807 392 jeder Drehkolbeu aus einem außenseitig emaillierten Kolbenherz aus Metall gebildet und korrosions- und abriebfester Kunststoff an den Arbeitsflanken der Verdrangerflügel vorgesehen ist.

Um ein weitgehendes Anwendungsgebiet erfassen, insbesondere auch mechanisch und chemisch aggressive Medien, beispielsweise säurehaltige, dickflüssige und Feststoffteilchen, wie Kristalle od. dgl. enthaltende Medien fördern zu können, sind Drchkolbcnpumpcti uns Gußeisen, Rotguß. Bronze oder Edelstahl bekanntgeworden. Dennoch sind selbst bei Verwendung von Sehr hochwertigen Werkstoffen die Anwendungsinög lichkeitcn begrenzt. Hierzu kommt hierbei der beträchtliche Kostenaufwand in werkstoff- und fertigungstechnischer Hinsicht.

Der DT-PS 1 533 631 liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Email ein sehr gutes Resistenzverhalten gegen ehe mischen Angriff selbst bei höheren Temperaturen aufweist, weshalb beispielsweise chemische Reaktionsgefäßc vielfach emailliert werden. Email hat nun aber die unangenehme Eigenschaft einer geringen mechanischen Druckfestigkeit, d. h., es müssen größere Flachenpressungen unbedingt vermieden werden. Aus diesen Gründen ist Email bisher nie dort angewendet worden, wo solche Flächenpressungen auftreten können.

Es würde sich deshalb die Verwendung von emaillierten Stahlteilen, die dichtend aneinander gleiten, an sich verbieten, da bei Eindringen von Feststoffteilchen unweigerlich ein Abplatten des Emails /11 befürchten ist. Bei dem vorbekannten Gegenstand ist diese Schwierigkeit dadurch zu umgehen versucht worden, daß bei einer Drehkolbenpumpe nur das Gehäuse, das aus normalem, also billigem Stahl bestehen kann, innenseitig emailliert ist, während die Drehkolben aus einem korrosions- und abriebfestem Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen, bestehen und darüber hinaus eine bestimmte Form aufweisen.

Die Werkstoffpanrung Email-Polytetrafluoräthylen hat sich hinsichtlich der Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten bewährt. Als Nachteil hat sich jedoch bei der speziellen Konstruktion die Tatsache erwiesen, daß Polytetrafiuoräthylen insbesondere bei erhöhten Temperaturen wie fast jeder Kunststoff zum Krechen neigt. Da die Kriechneigung sich um so nachteiliger auswirkt je größer das WerkstofEvolumen ist, ist mit dem 'Patent 1 807 392 vorgeschlagen worden, bei einer wie zuvor ausgebildeten Pumpe lediglich die mit der Gehäuscinnenwand und mit dem benachbarten Drehkolbcn zusammenwirkenden Arbeitsflanken der Verdrängerflügel in Kunststoff auszubilden, während das Drehkolbenherz außenseitig emailliert ist. Der Kunststoff-Voliimcnanteil wird dadurch beträchtlich vermindert und damit der Kriechneigung entgegengewirkt. Durch die weitere Maßnahme, daß /wischen den Stirnseiten der Drehkolben und den Gehauseslirnseiten Scheiben aus dem gleichen Kunsistoff angeordnet sind, ist sichergestellt, daß emaillierte Flächen stets nur mit Kunststoff in Berührung kommen. Dies hat zur Folge, daß in die Dichtspaltc eindringende Fcststoffpartikeln in den Kunststoff eingelagert werden, ohne daß sie zu Beschädigungen des Emails iühren können.

Die Praxis hat gezeigt, daß die dem Patent 1 807 392 zugrunde Iiegendec Ausführungsformen zwar in normalen Temperaturbereichen zufriedenstellend arbeiten, aber bei erhöhten Temperaturen an den Verbindiingssteücn zwischen Kunststoff-Arbcitsflanken und Kolbcnhcrz Schwierigkeiten wegen des Kricchvcrhaltens des Kunststoffs auftreten können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Verdrängerflügel für eine Drehkolbenpumpe nach dem Patent 1 807 392 so auszubilden, daß die Kricchncigung des verwendeten Kunststoffs, /.. B. Polytetrafluorethylen, auch bei erhöhter Temperatur des zu fördernden Mediums weiter vermindert wird, insbesondere keine nachteiligen Auswirkungen auf die Fnnktionssicherheit der Verbindung der Kunststoff-Arbeitsflanken mit dem Kolbenherz auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine an sich bekannte, an einem Segment angeordnete Arbeitsflankc, wobei das Segment am Kolbenher/ befestigbar ist und aus einem Stahlkern sowie einem diesen zumindest umfangsseitig abdeckenden, in sich geschlossenen Kunststoffmantel besieht.

Es ist zwar aus der US-PS 950 856 eine Drehkolbenpumpe bekannt, bei der die Arbeitsflanken als Segmente unter Zwischenschaltung eines elastischen Polsters an dem Kolbenherz befestigt sind. Die Arbeitsflanken bestehen jedoch zur Gänze aus dem gleichen Werkstoff wie das Kolbenherz, und das elastische Polster soll für eine elastische Abdichtung zwischen den Verdrängerflügcln und dem Gehäuse dienen. Praktische Versuche haben gezeigt, daß die Kriechneigung des Kunststoffs, beispielsweise Polytetrafluorethylen oder

Polyamid durch diese Ausbildung beträchtlich vermindert werden kann. Die Ursache ist darin zu suchen, daIi der Kunststoffmantel vergleichsweise dünn ausgebildet sein kann, so dall größere Werkstoffanhaiifungen nicht vorhanden sind. Es kommt deshalb weder zu Funktionsbecinträchtigungen der Pumpe noch der Verbin clungsstellen zwischen den Arbeitsflanken und dem Kolbenherz.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Krfindung ist der S'.ahlkerr. in einen vorgeformten Kunststoffmantel einschiebbar.

Bei einer anderen Ausbildung nach der Erfindung ist nuf den Stahlkern ein allseits geschlossener Mantel aus Kunststoff aufgesintert. Dieses in neuerer Zeit verwendete Aufsintern von Kunststoff auf Metallteile hat sich hier als besonders vorteilhaft erwiesen. Wenngleich bei dieser Ausführungsform eine Emaillierung des Stahlkcrns nicht zwingend notwendig ist, so ist sie doch auch hier zu empfehlen.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Segmente mittels von der Wellenbohrung her durch das Drehkolbenher/, greifender Schrauben am Kolbenher/ befestigt. Auf diese Weise ergibt sich Jne Ausbildung bei der der Mantel außen praktisch geschlossen bleibt und nur im Bereich zwischen dem Segment und »5 dem Kolbenher/ mit den Schrauben angepaßten Off nung'jn versehen ist. Da die Anlagefläche /wischen Segment und Kolbenherz groß ist, führt die beim Anziehen der Schrauben auftretende Flächenpressung /\\ keiner nennenswerten Fließverformung des Kunstsloffs.

Um zu verhindern, daß das geförderte, gegebenenfalls chemisch und mechanisch aggressive Medium an die Schrauben bzw. die Gewindebohrungen im .Stahlkern gelangt, ist nach einer weiteren Ausbildung tier Erfindung zwischen Segment und Kolbenhcr/ eine d<-n Zutritt des Mediums zur Schraube hindernde Dichtung eingelegt. Die bei emaillierten Flachen bekannten Ungleichmäßi»keiten werden durch diese Dichtung ausgeglichen.

Zwei Ausführungsbeispielc der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen abgebrochenen Querschnitt durch ein Pumpengehäuse unter Darstellung nur eines Drchkolbcns.

F i g. 2 einen Schnitt H-II gemäß F ig. !.

Fig. J einen der Fig. 2 ähnlichen Axialschnitt durch einen Drehkolben anderer Ausführung.

In dem oval ausgebildeten Gehäuse 1 laufen zwei parallel angeordnete Drehkolben um. von denen ein Drchkolben 2 in Fig. I erkennbar ist. Das Gehäuse 1 ist innenscilig mit einer Emailschicht 3 versehen. Der Drchkolben 2 besteht aus einem Kolbenherz 4 und daran befestigten Segmenten 7 mit Arbeitsflanken 5. Das Kolbcnher/ 4 ist wie das Gehäuse uußcnscitig mit einer Emailschicht 6 verschen.

Die Arbcitsflankcn 5 bestehen aus <;inem Kunststoffmantel 8. z. B. aus Polytetrafluorethylen, der den Umfang eines gleichfalls emaillierten Stahlkerns T umgibt. Die Arbeitsflanke 5 und der Stahlkern T bilden zusammen das Segment 7.

In Fig. 2, die einen Axialschnitt darstellt, ist die Befestigung des Segmentes 7 am Kolbenherz 2 wiedergegeben. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kunststoffmantel 8 schlaueharlig ausgebildet, in den der Stahlkern T von r'er Stirnseite her eingeschoben ist. Der Stahlkcrn T selbst weist zwei Sacklöcher 9 mit Gewinde auf, die von c'( r dem Drchkolbenherz 4 anliegenden Fläche her gebohrt sind. Ferner weist das Drehkolbenherz 4 Durchgangslöcher 10 auf, durch welche von der Wellenbohrung her Schrauben 11 in die Sacklöcher 9 eingeschraubt sind, so daß die Arbeitsflanken 5 am Drehkolbenherz 4 mittels der Schrauben 11 festgelegt werden können.

In F i g. 2 ist ferner erkennbar, daß das Gehäuse 1 aus einem Umfangsteil 12, einer vorderen Stirnplatte 13 und einer hinteren Slirnplatte \& besteht. Alle drei Gehäuseteile sind innenseitig emailliert. Zwischen dem Umfangsteil 12 und den beiden Stirnseitenteilen 13, 14 ist je eine Scheibe 15 aus dem gleichen Kunststoff wie der Mantel 8 des Segmentes 7 angeordnet, um einen unmittelbaren Kontakt zwischen den Emailflächen zu vermeiden.

Der Drehkolben 2 ist auf der Antriebswelle 16 so montiert, daß er sich axial verschieben kann. Auf Grund der größeren Fläche an tier vorderen Stirnseite 13 wird sich der Kolben auf Grund des Druckuntersehiedes bei Umlauf stets zur hinteren Stirnseite 14 hin verschieben. Das Spiel des KoIb is kann durch |ustierschrauben an der Stirnseite der Antriebswelle begrenzt werden. Hierdurch wird einerseits eine gute Abdichtung erzielt, andererseits die Möglichkeit eröffnet, den Drehkolben 2 zusammen mit der Wellcnschuizhülse 17 von .ler Welle 16 abzuziehen, ohne daß es hie;zu umfangreicher Demontagearbeit bedarf. Die Arbeitsflanken, die einem erhöhten Verschleiß unterworfen sind, können nach einfachem Ausbau der Drehkolben leichterdings ausgewechselt werden, rieim wiedergegebenen Ausfiihrungsbeispiel ist der Drehkolben 2 mittels einer Stirnplattc 19 mit Gewindeansatz 20 mit der WeI-lenschutzhülsc 17 verspannt. Die Spannplatte 19 kann aus Edelstahl od. dgl. bestehen. Um die Antriebswelle 16 vor Zutritt des Fördermediums zu schützen, sie somit aus vergleichsweise billigem Stahl fertigen zu können, ist zwischen der Spannplatte 19 und dem Drehkolbenherz sowie zwischen diesem und einem hinteren Absatz der Wcllenschutzhülsc 17 je ein O-Ring 21 eingelegt.

Auf diese We se können das Drehkolbcnherz 4 die Kerne T der Segmente 7, das Gehäuse und die Antriebswelle 16 aus vergleichsweise billigem Stahl gefertigt sein. Der Schutz der einzelnen Teile gegen aggressive Medien erfolgt beim Gehäuse und Drehkolbenherz 4 durch deren Emaillierung. bei den Arbeitsflanken bzw. ihrem Stahlkcrn 7' durch Emaillierung i.nd den Kunststoffmantel 8 und bei der Antriebswelle 16 durch die mit dem emaillierten Drehkolbenherz 4 verspannte Wellenschutzhülsc 17.

In F i g. 3 ist ein Axialschnitt durch eine andere Ausf'hrungsform wiedergegeben. Hierbei ist auf die Darstellung der in F i g. 2 wiedergegebenen Details verzichtet wordcii. Es ist demzufolge außer dem Drehkolben 2 lediglich die Wellenschutzhülsc 17 Und die Spannplatte 19 erkennbar. Zur Abdichtung der nicht wiedergegebenen Welle gegenüber dem Förderraum dienen die mit 21 bezeichneten G-Ringc. Der Drehkolben 2 weist auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kolbenherz. 4 aus Stahl auf, welches mit einer Emailschicht 6 versehen ist. Mit dem Drehkolben 1 sind die die Arbcitsflanken 5 bildenden Segmente 7 verbunden, die aus einem StaHkern T und einem bei dieser Ausführungsform aufgesinterten Kunststoffmantel 8 bestehen. Durch das Aufsintern entsteht eine praktisch porenlose Verbindungsteile zwischen dem Stahlkern T und dem Kunststoffmantel 8. Der Mantel 8 ist lediglich an seiner dem Drehkolbenherz 5 zugekehrten Seite mit zwei

Wisnchmiingen versehen, durch welche die liefesli-[iingsschriHibcn It greifen. Zur Abdichtung der ichraubenbolzcn bzw. des nicht emaillierten Innengewindes dienen auch hier wieder O-Ringe 18.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Viirdrängerflügel für eine ein emailliertes Gehäuse aufweisende Drehkolbenpumpe nach dem Rootsprinzip zum Fördern zähflüssiger, gegebenenfalls inhomogener, korrosiver Medien, bei welcher Drehkolbenpumpe jeder Drehkolben aus einem außenseitig emaillierten Kolbenherz aus Metall gebildet und korrosions- und abriebfester Kunststoff an den Arbeitsflanken der Verdrängerflügel vorgesehen ist, nach Patent 1 807 392, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte, an einem Segment (7) angeordnete Arbeitsflanke (5), wobei das Segment am Kolbenherz (4) befestigbar ist und aus einem Stahlkern (7') sowie einem diesen zumindest umfangsseitig abdeckenden, in sich geschlossenen Kunststoffmantel (8) besteht.

2. Verdrängerflügel nach Anspruch !,dadurch gekennzeichne., daß der Stahlkern (7') in einen vorge- ao formten Kunststoffmantel (8) einschiebbar ist.

J. Verdrängerflügel nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Stahlkern (T) ein allseits geschlossener Mantel (8) aus Kunststoff aufgesintert ist.

4. Verdrängerflügel nach ei.-iem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (7) mittels von der Wellenbohrung her durch das Drehkolbenherz (4) greifender Schrauben (II) am KoI-benhcr/. befc tigt sind.

5. Verdrängerfliigel nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß /wischen -egmcnt (7) und KoI-bcnherz (4) eine den Zuirit' des Mediums zur Schraube (I I) hindernde Dichtung (18) eingelegt ist.