DE2202763B2 - Nachstellbarer stator fuer exzenterschneckenpumpen - Google Patents

Description

6. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (30) durch Rundstangen gebildet sind, die sich wenigstens über die halbe Länge des Statormantels (3) erstrecken und durch mindestens zwei ringförmige Stützteile (31) umschlossen sind (F i g. 8).

7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Käfigbänder als Stützteile ausgebildet und in Umfangsrichtung verspannbar sind (F i g. 5).

8. Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (25) in einer spannbaren Rollenkette (22) angeordnet sind, die den Statormantel (3) umschließt (F i g. 5).

9. Stator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rollenkette (22) durch ein nachstellbares Kettenschloß (26) gegeneinander verspannbar sind.

10. Stator nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kugelringe (27) mit axialem Abstand zwischen hintereinander geschalteten und in Achsenrichtung verspannbaren Nachstellhülsen (28, 29) angeordnet sind und sich je an wenigstens einer Konusfläche (29a) einer Nachstelihülse (29) abstützen (F i g. 7).

* 1. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Statormantel (3) durch wenigstens zehn, vorzugsweise mehr als fünfzehn in Umfangsrichtung gegeneinander verstellbare getrennte Segmentlei

sten (4,5) gebildet ist.

IZ Stator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentleisten (4,5) durch schräg zum Umfang verlaufende Randflächen (6) in Radialrichtung gegeneinander verstellbar aneinander abgestützt sind.

13. Stator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß in Schwalbenschwanzanordnung abwechselnd Segmentleisten (4, 5) mit zur Seite hin abfallenden und ansteigenden Randflächen (6) vorgesehen sind.

14. Stator nach einem der Ansprüche 1 oder 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens jede zweite Segmentleiste (5) am Stator (1) anvulkanisiert ist

15. Stator nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mit zur Seite hin abfallenden Randflächen (6) versehenen Segmentleisten (5) am Stator (1) anvulkanisiert sind.

Die Erfindung betrifft einen nachstellbaren Stator für Exzenterschneckenpumpen, bestehend aus gummiartig verformbarem Werkstoff, an dessen Außenumfang nachstellbare, gleichmäßig verteilte, längsverlaufende Segmentleisten angeordnet sind, die sich über Druckkörper an wenigstens einem äußeren Stützteil abstützen und durch die Verspannung mit dem Stützteil in wenigstens zwei Querschnittsebenen des Stators radial verstellbar sind.

Statoren der vorgeschilderten Bauart sind in recht zahlreichen Ausführungen bekannt. Die Nachstellbarkeit dient dabei dem Zweck, die bei Exzenterschneckenpumpen unvermeidbaren Verschleißerscheinungen des Stators auszugleichen. Zum Zustellen verwendet man in der Regel Rohrschellen, Spannhülsen oder ähnliche in Umfangsrichtung spannende Teile (DT-Gm 70 44 830, DT-AS 11 53 148). Es ist auch bekannt, die Nachstellung durch Druckschrauben zu bewirken, die radial in einen umgebenden Ringzylinder eingeschraubt sind, wobei sich anstelle der Druckschrauben auch Druckbolzen einsetzen lassen, die zentral durch zwei gegeneinander verstellbare Zylinderteile über Kegelflächen verschoben werden können (DT-PS 11 20 276). Meist kommen dabei nur zwei oder vier Segmenileisten zur Anwendung. Man hat zwar schon einen gemeinsamen Statormantel durch Einbringen von Schlitzen im mittleren Bereich in acht Segmentleisten unterteilt, die an den Stator anvulkanisiert sein können (DT-OS 15 53 199), aber auch dabei ist kein gleichmäßiges zentrisches Nachstellen möglich, zumal die Nachstellung nur in einem begrenzten Mittelbereich wirksam werden kann. Das Profil der in den Stator eingeformten mehrgängigen Schraube wird beim Nachstellen wiederholt und recht unregelmäßig verändert, so daß die Förderverluste verhältnismäßig schnell steigen und die Ansaugleistung entsprechend absinkt. Die nutzbare Betriebsstundenzahl des Stators wird dadurch so weit herabgemindert, daß die gesamten Betriebskosten der Pumpe maßgeblich durch die Lebensdauer des Stators bestimmt sind.

Eine direkte Zustellung mittels Schrauben läßt sich zwar mit beherrschbaren Kräften bewerkstelligen, praktisch aber nur bei Verwendung weniger Segmentleisten ausführen. Bei den anderen nachstellbaren Statoren mit mechanischer Zustellung, welche die Verwendung einer größeren Anzahl Segmentleisten

ermöglichen würden, treten recht erhebliche, am Umfang des Statormantels wirkende Kräfte auf, so daß kein gleichmäßiges radiales Zustellen möglich ist, die Pumpenleistung also auch dadurch wesentlich gemindert wird. S

Solche Schwierigkeiten lassen sich zwar im Prinzip dadurch weitgehend ausschalten, daß man eine hydrauli sche Zustellung verwendet, den Stator also mit einem oder mehreren Ringzylinderräumen umgibt und durch ein Druckmittel zusammenpressen läßt (US-PS 34 35 772, FR-PS 14 86 745, CH-PS 4 56 355). Nach einem bekannten Vorschlag dieser Art soll auch der wirksame Druck durch den Arbeitsdruck der Pumpe beeinflußt werden (FR-PS 14 86 745). Die Verwendung eines hydraulischen Spannmittels bringt außerordeiuliehe Probleme bei der Abdichtung, da Exzenterschnek- kenpumpen ihrer Natur nach im Schmutzbetrieb eingesetzt werden. Man kommt also nicht mit einer bestimmten Fliissigkeitsmenge aus, sondern müßte eine ständig laufende oder automatisch steuerbare Leckflüssigkeitspumpe vorsehen, was die Kosten unnötig steigert und zu weiteren Komplikationen im Betrieb führt. Zudem kann man die Flüssigkeit meist nicht direkt auf den hochelastischen Stator einwirken lassen. sondern schaltet eine Spannhülse /wischen (CH-I¹S 4 5b 355, F i g. 5, b), was wiederum eine Ungleichförmigkeit der Spannung zur Folge hat.

Bei einer weiteren bekannten Statorkonsirii-.uon (US-PS 30 28 812) ist jeder der sechs Segmentleisten ein gesonderter radial angeordneter Hydraulikkolben zugeordnet, der in einem mittleren Stützring sitzt, wobei die einzelnen Zylinderräume durch eine Ringleitung dieses Stützringes miteinander verbunden sind. An den Enden der Segmentleisten sind Stirnzapfen angebracht, die in spiralenförmige Schlitze zweier Endscheiben greifen. Diese Konstruktion ist jedoch unverhältnismäßig teuer und außergewöhnlich störanfällig, einmal wegen der verschiedenen Zylinderanordnungen und zum anderen wegen der endseitigen Haltevorrichtungen.

Die Erfindung geht aus von der erstgeschilderten Statorbauart; ihre Aufgabe ist es, mit einfachen mechanischen Mitteln einen nachstellbaren Stator für Exzenterschneckenpumpen zu schaffen, der auf seiner gesamten Umfangsfläche gleichmäßig zugestellt werden kann und bei gesteigerter Betriebssicherheil größere Lebensdauer ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die Druckkörper als aus hartem, druckfestem Werkstoff bestehende Wälzkörper ausgebildet, die an den in großer Anzahl mit gegenüber den Wälzkörperdurchmessern kleinen Umfangsabständen angeordneten, einen Statormantel bildenden Segmentleisten anliegen und an diesen abrollbar sind.

Hier können keine Abdichtungsprobleme auftreten. Die einzigen wesentlichen Elemente sind Wälzkörper, die verschiedenartig ausgestaltet und bemessen sein können, in jedem Fall aber Relativbewegungen zwischen Stützteil und Statormantel durch eine Abrollbewegung ausgleichen. Die Durchmesser der Wälzkörper sind nicht von besonderer Bedeutung und nicht an enge Toleranzen gebunden. Mitunter können Wälzkörper recht unterschiedlichen Durchmessers gemeinsam zur Anwendung gebracht werden. Jedenfalls ist es auf diese Weise möglich, an zahlreichen Druckstellen am Mantelumfang gleichmäßige radiale Druckkräfte auf den Stator auszuüben. Man muß also nur dafür soreen, daß an den Segmentleisten einigermaßen glatte Abrollfiachen gegeben sind und die dort auftretenden Kräfte wenigstens annähernd gleichmäßig nach innen abgeleitet werden. Die Segment'eisten müssen also aus hartem, druckfestem Werkstoff bestehen und mit möglichst feiner Umfangsteilung vorgesehen sein. Dann läßt sich aber durch Nachstellen an meist einer einzigen Spannste'le die Zustellung in einer Gleichmäßigkeit bewirken, die bisher kaum bei hydraulischer Nachspannung erzielt werden konnte. Das Material des Stators kann daher im Betrieb nahezu vollständig aufgebraucht werden, wenn von Zeit zu Zeit nachgestellt wird Durch die Gleichmäßigkeit der zentrischen Nachstellung werden alle Querschnitte der Schraubenwände nahezu maßstabsgerecht verkleinert. Dadurch wird auch der Verschleiß vergleichmäßigt, so daß Saug- und Förderleistung nicht wesentlich abnehmen. Zudem erfordert eine Erneuerung nicht den Austausch des ganzen Staioraggregates, sondern eben das Einsetzen eines neuen elatsichen Statorteils. eventuell mit einigen eingesetzten Segmentleisten. Die Wälzkörperanordnung und die restlichen Teile des Stators können dagegen bei einer Überholung last ausnahmslos weilerverwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stators ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch einen ersten Stator für eine Exzenterschneckenpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt durch diesen Stator nach der Linie 11-11 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt durch eine andere Ausführungeines Pumpenstators,

F i g. 4 einen Schnitt durch diesen Stator nach der Linie IV-IV in Fig. 3,

F i g. 5 die Verwendung einer Rollen-Spannkette,

Fig. 6 die Ansicht einer Abwicklung dieser Kette, von oben in F i g. 5 gesehen, mit Spannschloß,

Fig. 7 einen Teil-Längsschnitt durch eine weitere Ausführjngsform des Pumpenstators.

Fig.8 einen Teil-Querschnitt einer letzten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 9 einen Teilschniil nach der Linie IX-IX in F i g. 8.

In den F i g. 1 und 2 ist mit 1 der Stator bezeichnet, in dessen Mitte eine zweigängige Schneckenwendel 2 eingeformt ist. 3 ist der Statormantel, der durch sich abwechselnde Segmentleisten 4 und 5 gebildet wird. Die schwalbenschwanzförmig angeordneten Randflachen 6 der Segmentleisten sind etwa unter 30° bis 50 zur Radialen geneigt. Die Segmentleisten liegen an den Randflächen unmittelbar aneinander an und müssen dort aneinander aufgleiten können. Während der Stator 1 aus verschleißfestem Gummi oder entsprechendem hochelastischen gummiariigen Kunststoff besteht, sind die Segmentleisten aus möglichst hartem, druckfestem Werkstoff gefertigt, insbesondere also aus Stahl, der nach Möglichkeit gehärtet und an den Randflächen 6 geschliffen sein kann.

Hier ist davon ausgegangen, daß die Segmentleisten 5 mit ihrer breiteren Basisfläche 7 an der Außenfläche des Stators 1 anvulkanisiert sind. Man kann dann die Segmentleisten 4 von außen zwischen die rippenartig vorstehenden Segmentleisten 5 einfügen. Es ist aber weder notwendig noch erwünscht, die Vulkanisation auf der ganzen Basisfläche 7 vorzunehmen. Zweckmäßigerweise erfolgt diese nur entlang einem Mittelstreifen dieser Fläche 7, der nur so breit zu sein braucht, daß die

Leisten unverlierbar am Stator gehalten sind.

Mitunter kann es zweckmäßig sein, anstelle der Segmentleisten 5 die Segmentleisten 4 am Stator anzuvulkanisieren. Dann lassen sich die Segmentleisten 5 mit Schwalbenschwanzeingriff zwischen die benach- s barten Segmentleisten 4 einschieben. Stator 1 und Statormantel 3 sind dann also eine geschlossene Einheit. Der Nutraum zwischen benachbarten Segmentleistcn 4 kann zur Erleichterung des Einführens mit ausreichendem Seitenspiel versehen sein.

Es sind auch die Außenflächen der Segmentleistcn 4,5 nicht exakt einer gemeinsamen Zylinderfläche angepaßt, sondern an den Seiten zur Randfläche 6 hin jeweils etwas nach innen gezogen, um bei unterschiedlichen Relativverstellungen einen annähernd glatten Übergang an der Umfangsfläche zu ermöglichen.

Zentrisch zum Statormantel 3 ist ein Hüllrohr 8 angebracht, das an seinem Ende mittels Paßflächen 9 jeweils einen Flansch 10 trägt, der auch den Stator 1 mit seinem Statormantel axial festlegt Diese Teile sind zwischen den beiden Flanschen in bekannter Weise durch Spannanker verspannt.

Zwischen dem Hüllrohr 8 und dem Statormantel 3 ist somit ein durchgehender Ringraum 11 gebildet, der mit Kugeln 12 angefüllt ist. Wenigstens in einem der beiden Flansche ist eine Stellschraube 13 eingeschraubt, die gegebenenfalls gesichert sein kann und durch ihre Eindringtiefe das Gesamtvolumen der in den Ringraum 11 eingefüllten Teile verändert. Der Druckausgleich mittels der zahlreichen Kugeln ist nahezu so gleichmäßig wie bei einer Flüssigkeit, nur lassen sich die Kugeln, die aus gehärtetem und geschliffenem Stahl bestehen. wesentlich einfacher handhaben und führen nicht so leicht zu einer Betriebsstörung.

Anstelle der hier dargestellten Stellschraube 13 kann im Prinzip auch ein Kolben verwendet werden, der durch eine Feder belastet wird. Dabei müßte dann die Vorspannkraft der Feder durch eine Stellschraube eingestellt werden. Ein Federausgleich ist hier allerdings deshalb nicht erforderlich, weil der Stator 1 selbst aus Gummi besteht und einen federnden Verformungswiderstand aufbringt. Die Stellschraube 13 kann beliebig lang ausgeführt werden. Es können auch beliebig viele Schrauben eingesetzt werden, wobei die Nachstellung einer jeden Schraube sich weitgehend gleichmäßig im gesamten Ringraum 11 auswirkt. Das Nachstellvoiumen aller Stellschrauben 13 entspricht bei sonst gleichen Verhältnissen dem Verschleißvolumen an der Schnekkenwendel 2.

Bei der Nachstellung wirkt auf die Segmentleisten 4,5 ein praktisch gleichmäßiger radialer Druck. Dadurch entsteht ein Umfangsdruck, der an den keilförmig wirkenden Randflächen 6 in eine erste Kraftkomponente zerlegt wird, die radial nach innen auf die Leisten 5 und radial nach außen auf die Leisten 4 einwirkt Die Leisten gleiten also an den Randflächen 6 aufeinander auf, d- h. die Leisten 5 werden zwischen den Leisten 4 nach innen gedrückt Der Stator 1 wird also einmal durch die Leisten 5 direkt unter radialen Druck und zusätzlich von den Basisflächen 7 her unter Umfangsdruck gesetzt Die Emwirkungsfekler fiberschneiden sich derart, daß bei der vorgesehenen Zahl von 20 bis 26 Segmentleisten im Bereich der Schneckenwendel 2 in Umfangsrichtung praktisch keine Dmckänderungen mehr feststellbar sind Der dort auftretende Verschleiß ist daher so gleichmäßig, daß nahezu der ganze Gummi des Stators aufgebraucht werden kann.

Nach der Darstellung in den Fig.3 und 4 sind rings

um den Statormantel 3 herum mit axialem Abstand wenigstens zwei Nutringe 14 angeordnet, du hier durch einen Winkelring 15 mit ab- oder aufgeschraubtem Deckel 16 gebildet sind. Im Ringraum 11' eines jeden Nutrings sind eine gleiche Anzahl innen angebrachter Rollen 17 und außen vorgesehener Rollen 18 angeordnet. Alle Rollen sind in einem gemeinsamen Käfigring 19 mit ausreichendem Bewegungsspiel für die Zustellung gehalten. Während die Rollen 17 am Statormantel 3 anliegen, sind die Rollen 18 am Außenflansch bzw. Stützteil 20 des Winkelringcs 15 abgestützt. Die Zustellung erfolgt hier über eine radiale Stellschraube 13'. die in einem in dem Stützteil 20 eingeschweißten Ring 21 eingeschraubt ist. Diese Stellschraube greift an der oben in der Mitte liegenden Rolle 18 an. Sie kann so weit nach innen geschraubt werden, bi^r diese Rolle 18 in den Kreis der Rollen 17 eingerückt ist. Die übrigen Rollen werden dadurch in Umfangsrichtung weggedrängt. Da sie sich an der unveränderten Innenfläche des Flai.sches 20 abstützen, muß der Umfangsabstand zwischen den restlichen Rollen Ϊ8 und 17 entsprechend kleiner werden, wodurch sich der Innendurchmesser bzw. der auf den Statormantel 3 wirkende Durchmesser der Rollenanordnung um den Zustellweg verkleinert. Anstelle einer Stellschraube 13 können hier auch deren mehrere vorgesehen werden, die allerdings jeweils einzeln eine Steigerung der Gesamtspannung bewirken. Es kann zweckmäßig sein, eine Rolle, an welcher eine Stellschraube 13' angreift, gegen seitliches Auswandern zu sichern. Dies ist verhältnismäßig einfach, wenn man anstelle der Rollen Kugeln verwendet, die allerdings geringere Spannkräfte übertragen können.

Nutringe entsprechend den Fig. 3 und 4 können in gleichmäßigen Abständen am Mantel verteilt angeordnet werden. Wie der Winkelring 15 erkennen läßt. müssen es nicht ausgesprochene Nutringe sein, wenn nur ein als Stützteil 20 wirkender Außenflansch od df I. vorhanden ist und die Wälzkörper gegen seitliches Auswandern gesichert sind. Der Käfigring 19 kann hier aus Metallblech oder Hartkunststoff bestehen. Gegebenenfalls kann er auch in wenigstens begrenztem Umfang flexibel sein und kann ein Käfigband bilden.

Eine weitere Abwandlung ist in den F i g. 5 und 6 gezeigt. Dort besteht eine Rollenkette 22 aus Laschen 23. Gelenkstiften 24, Rollen 25 und einem allgemein mit 26 bezeichneten Kettenschloß, das die beiden Kettenenden gegeneinander verspannt und damit die Kette fest um den Umfang des Statormantels 3 schließt. Die Rollen 25 können auf den Gelenkstiften 24 laufen, aber auch seitlich angeformte Gelenkzapfen aufweisen. Hier sind keinerlei äußere Stützteile erforderlich, da die Abstützung durch die Laschen der Kette selbst «ebildet wird. Außer dem schematisch angedeuteten Spannschloß können beliebige andere bekannte Kettenspanner zui Anwendung kommen. Ebenso ist es möglich, die Roller bei der Kette oder bei einem Käfigband an ihrem Außenumfang anstatt an den Gelenkstiften 24 abzustüt zen.

Gemäß Fig.7 sind Kugelringe 27 mit oder ohm Käfigring am Umfang des Statormantels 3 zwischet Nachstellhülsen 28 und 29 mit Konusflächen 29; angeordnet Diese Hülsen werden in irgendeine; bekannten Weise, durch Zugstangen od. dgl, in Achsen richtung so gegeneinander verspannt, daß die Kugeli der Kugelreihen 27 durch die Konusflächen 29a nacl innen gedruckt werden. Ohne großen Aufwand könnei dabei beliebig viele Ringspannstellen geschaffen wet den. Eine wertere Möglichkeit der Einschaltung vo

Wälzkörpern zeigen die F i g. 8 und 9. Dort sind auf der ganzen Umfangsfläche des Statormantels 3 als Wälzkörper durchgehende Rundstangen bzw. Stahlrohre 30 angeordnet. Diese werden von einer oder mehreren Spannschellen 31 mit Spannschrauben 32 bzw. einer gemeinsamen Spannhülse umschlossen. Diese Rohre oder Rundstäbe liegen nicht direkt aneinander an, da Zustellspiel vorhanden sein muß. Gegebenenfalls können sie in der aus F i g. 4 ersichtlichen Weise angebracht werden.

Die Stellschrauben 13 aus den Fig. 1 und 2 müssen nicht unbedingt im Ringraum 11 vorgesehen sein, sondern können auch in einen mit diesem kommunizie-

renden Raum vorragen. Die Rundstangen 30 nach den F i g. 8 und 9 müssen sich ebensowenig über die gesamte Statorlänge erstrecken, wenigstens aber über die halbe Mantellänge. Ferner sollte der Statormantel wenigstens zehn, nach Möglichkeit aber mehr als fünfzehn Segmentleisten aufweisen, wenn auch eine annähernd gleichmäßige Nachstellung gewährleistet sein soll Grundsätzlich können auch alle Segmentleisten am Stator anvulkanisiert oder auf andere geeignete Weise befestigt werden. Es ist auch nicht unerläßlich, daß die Segmentleisten direkt aneinander abgestützt sind Zwischenräume sollten aber so klein bemessen werden daß dadurch der Abrollvorgang nicht behindert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Nachstellbarer Stator für Exzenterschneckenpumpen, bestehend aus gummiartig verformbarem Werkstoff, an dessen Außenumfang nachstellbare, gleichmäßig verteilte, längsverlaufende Segmentleisten angeordnet sind, die sich über Druckkörper an wenigstens einem äußeren Stützteil abstützen und durch die Verspannung mit dem Stützteil in «° wenigstens zwei Querschnittsebenen des Stators radial verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkörper als aus hartem, druckfestem Werkstoff bestehende Wälzkörper (12, 17, 18, 25, 27, 30) ausgebildet sind, die an den in großer Anzahl mit gegenüber den Wälzkörperdurchmessern kleinen Umfangsabständen angeordneten, einen Statormantel (3) bildenden Segmentleisten (4,5) anliegen und an diesen abrollbar sind.

2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper in einem zwischen dem Statormantel (3) und dem Stützteil (20) gebildeten Ringraum (11) verspannbar angeordnet sind.

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (17, 18) in wenigstens zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten Ringräumen (1Γ) in Nutringen (14) angeordnet sind*(Fig. 3,4).

4. Stator nach Anspruch 1. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd an der Außenfläehe des Statormanlels (3) und an der Innenfläche des Stützteiles (20) anliegende und gegeneinander abgestützte Wälzkörper (17, 18) vorgesehen sind (Fig. 3,4).

5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Wälzkörper (17, 18) in einem gemeinsamen Käfigring (19) oder einem flexiblen Käfigband zusammengefaßt sind (Fig. 3.