DE2243479B2 - Nachstellbarer stator fuer exzenterschneckenpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen nachstellbaren Stator für Exzenterschneckenpumpen mit einer aus elastisch verformbarem Material bestehenden zylinderförmigen Statorhülse, an deren AuGenumfang gleichmäßig verteilt längsverlaufende Mamelsegmentleisten vorgesehen sind, wobei durch eine Spannvorrichtung Radialkräfte auf jede Mantelsegmentleiste übertragen werden.

Es ist bekannt, bei Statoren dieser Art die Segmentleisten direkt durch Radialschrauben, über zwischengeschaltete Stempelteile, die an axial verstellbaren Kegelflächen anliegen (DT-PS 11 20 276) oder auch über ringartige Spannelemente (CH-PS 4 56 355) so nach innen zu drücken, daß dadurch der an der Innenseite der Statorhülse auftretende Verschleiß weitgehend ausgeglichen werden kann. Bei diesen bekannten Ausführungen haben jedoch die einzelnen Seernentleisten solchen Umfangsabstand voneinander.

daß eine gleichmäßige radiale Nachstellung nicht möglich ist

Um dies zu verhindern, ist es bekannt die Gehäuseinnenwand und die Außenfläche des Stators konisch auszubilden und den Stator im Gehäuse axial zu verstellen, wobei Ausgleichselemente zwischen Pumpengehäuse und Stator vorgesehen sind (DT-AS 13 03 705). Eine gleichmäßige radiale Zustellung ist aber gerade wegen des elastischen Verhaltens der Statorhülse auch auf diese Weise nicht möglich. Einmal verlagert sich die Statorhülse in axialer Richtung im Gehäuse, und zum anderen müssen sämtliche Axialkräfte aus dem ganzen Bereich, der Statorhülse zu dem erweiterten Ende dieser Hülse hin übertragen werden, wo diese im Gehäuse festgelegt iät Diese Kräfte sind bei Exzenterschneckenpumpen sehr erheblich und werden zudem, beeinflußt durch die Art der Zuführung von Festkörperteilen, unregelmäßig pulsierend ausgeübt. Die einzelnen Umfangsteile des Stators werden dabei in Axialrichtung

ständig wechselnden, verschiedenartigen Zug- und Druckkräften ausgesetzt was die von der Pumpe ausgeübten Erschütterungen verstärkt und zu einem Verschleiß an der Kegelfläche zwischen Statorhülse und Gehäuse führt Die letztere Erscheinung ergibt durch Vergröß?rung des Führungsspieles für die Exzenterschnecke eine weitere Steigerung der Rüttelschwingung. Trotz des dort getriebenen Aufwandes kann daher die Lebensdauer der Statorhülse auf diese Weise nicht wesentlich heraufgesetzt werden.

Schließlich ist es noch bekannt, die Statorhülse mit einem längsgeschlitzten zylindrischen Mantelrohr zu umgeben, wobei die Schlitzenden durch längslaufende Flanschleisten verstärkt sind und mittels durch diese hindurchgeführte Schrauben nach Art einer Rohrschelle verspannt werden können (DT-Gbm 70 44 830). Dabei ist der Schlitz durch eine innen angebrachte und an einer Längsseite angeschweißte Segmentleiste überbrückt. Auf diese Weise kann zwar eine allseitige radiale Abstützung der Statorhülse erreicht werden, aber die Nachstellung erfolgt ungleichmäßig am Umfang, und die Statorhülse wird unregelmäßig verformt, was zu unterschiedlichen Anlagedrücken zwischen Exzenterschnecke und Statorhülse und damit zu erhöhtem Verschleiß führt.

Durch die nicht vorveröffentlichte ältere deutsche Patentanmeldung P 22 02 763.0 wurde bereits vorgeschlagen, den Statormantel durch gegeneinander verstellbare, überlappende Mantelsegmentleisten zu bilden, die durch Wälzkörper zustellbar an einem äußeren Stützteil abgestützt sind.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nachstellbaren Stator der vorausgesetzten Gattung für Exzenterschneckenpumpen zu schaffen, der eine gleichmäßige radiale Nachstellung ermöglicht und dadurch die Lebensdauer der Statorhülse erhöht.

Ausgehend von einer Statorausführung gemäß der eingangs geschilderten Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mantelsegmentleiste aus zwei durch eine Kröpfung bedingten, um die Mantelsegmentleistendicke versetzten, ringsegmentförmigen Abschnitten besteht, wobei sich jeweils benachbarte Mantelsegmentleisten überlappen.

Hier sind einmal die einzelnen Segmentleisten an den Nachbarleisten abgestützt. Nachstellkräfte werden somit vergleichsmäßig weitergegeben. Vor allem aber ist die Statorhülse auf ihrem gesamten Umfang an Segmentleisten abgestützt. Beim Nachstellen können dabei zwar geringfügige Spannungsdifferenzen zwi-

sehen einzelnen Umfangsstellen auftreten. Ähnlich wie in einem geschlossenen Rohr lassen sich diese Spannungsdifferenzen aber praktisch vollständig ausgleichen. Der Stator mit der von den Segmentleisten umschlossenen Statorhülse hat sonyt annähernd die Festigkeitseigenschaften, die ein geschlossenes Hüllrohr vermittelt, obwohl der Stator nachstellbar ist und die Kosten der Umhüllung mit Segmentleisten wesentlich kleiner sind als bei Verwendung eines geschlossenen Zylinderrohres. Die Kröpfung ergibt zunächst eine Verstärkung, die eine bessere Übertragung der eventuell punktförmig ausgeübten Spannkräfte in Umfangsund Axialrichtung ermöglicht Bei bestimmten Abmessungen ist es zudem möglich, eine exakte zylindrische Außenfläche zu schaffen und die Nachstellbewegung auf Zylinderflächen stattfinden zu lassen, die zentrisch zur Pumpenachse liegen. Dabei braucht weder die Außenfläche, noch die Innenfläche vollständig zylindrisch zu sein. Man kann daher auch mit Segmentleisten gleicher Abmessungen, jedoch unterschiedlicher Anzahl Statoren mit verschiedenen Durchmessern erstellen. Zudem können solche Statoren die gleichen Anschlußabmessungen wie die bisher verwendeten und weitgehend standardisierten Statoren ohne Verstellmöglichkeiten erhalten, so daß ein nachträglicher Austausch ohne weiteres möglich ist

Die Kröpfung wird zweckmäßigerweise unter 20 bis 45°, insbesondere 30°, zur Umfangsrichtung geneigt. Diese schwache Neigung ermöglicht einen weitgehenden Ausgleich von Spannungsdifferenzen, die bei der Verstellung in Umfangsrichtung auftreten können. Da sich jedoch bei einer Durchmesseränderung von 1 mm bei Verwendung von zwölf Segmentleisten an jeder Überlappungsstelle zwischen benachbarten Leisten nur etwa 0,25 mm Verstellweg ergeben, ist eine recht gleichmäßige Verspannung der Statorhülse am Außenumfang möglich. Um diese Vergleichmäßigung zu ermöglichen, sollten in der Regel wenigstens zehn Segmentleisten vorhanden sein. Die Verwendung von mehr als fünfzehn Segmentleisten bringt dagegen keine erkennbaren Verbesserungen.

Wenn zudem nur der innenliegende Abschnitt der Mantelsegmentleiste fest mit der aus verformbarem Material bestehenden Statorhülse verbunden, insbesondere an dieser anvulkanisiert ist der andere Leistenteil sich aber gegenüber dem verformbaren Teil der Statorhülse frei einstellen kann, dann wird dadurch der Spannungsausgleich weiter verbessert. Es ist natürlich auch möglich, die Segmentleisten nur entlang einer achsparallelen Linie der Statorhülse zu verbinden oder sie in irgendeiner anderen geeigneten Weise am Umfang der Statorhülse zu halten. Der beste Spannungsausgleich wird daher naturgemäß dann erzielt, wenn keine feste Verbindung der Statorhülse mit den Segmentleisten vorgesehen ist

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sollten die Enden der Mantelsegmentleisten gegenüber den Enden der Statorhülse zurückversetzt sein und zwei Stirnringen gegenüberliegen, die fest und dicht auf den Enden der Statorhülse angebracht sind. Ferner können die Stirnringe die Enden der Segmentleisten mit einem Ringansatz umgreifen. Auf diese Weise ergeben sich keine Abdichtungsprobleme, und die Segmentleisten können ohne gesonderte weitere Verbindung am Statorumfang gehalten werden, sofern nur dafür gesorgt ist, daß die Statorhülse auf ihrem ganzen Außenumfang abgestützt ist. Die Radialverstellung muß ja nicht vollständig bis in den Bereich der Stirnringe

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50 durchgeführt werden, wenn man die Verstellkräfte mit entsprechendem Abstand von diesen Ringen aufbringt oder auch den Einwirkungsbereich der Segmentleisten mit axialem Abstand zwischen der Verbindung der Stirnringe mit der Statorhülse enden läßt

Die Verspannung kann grundsätzlich in jeder geeigneten bekannten Weise erfolgen. Als zweckmäßig hat es sich jedoch erwiesen, wenn am innenliegenden Abschnitt der Mantelsegmentleisten Stützkugeln anliegen, die sich gegen kegelförmige Enden von axial verschieblichen Nachstellhülsen abstützen. Die Nachstellhülsen und Segmentleisten begrenzen dabei käfigartig den Bewegungsraum einer jeden Stützkugel, wobei vorzugsweise die Breite des innenliegenden Abschnitts der Mantelsegmentleisten so bemessen ist, daß der Bewegungsspielraum in Umfangsrichtung im nicht nachgestellten Zustand wenigstens 50 %, insbesondere 80 bis 150 % des Kugeldurchmessers, beträgt. Die Kugeln sind somit in Umfangsringen und Axialreihen geordnet und können auf der Mantelfläche einigermaßen gleichmäßig verteilt punktförmige Druckkräfte in die Segmentleisten einleiten und durch diese weitgehend gleichmäßig auf die Mantelfläche der Statorhülse verteilen.

Die Zeichnung gibt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wieder. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stator für eine Exzenterschneckenpumpe nach der Linie 1-1, teilweise la, in F i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il in F i g. 1 und

Fig.3 eine vergrößerte Darstellung der Stelle 111 in Fig. 2.

In der Zeichnung ist mit 1 die Statorhülse einer Exzenterschneckenpumpe bezeichnet, deren nicht gezeigte eingängige Exzenterschnecke in der zweigängigen Schneckenwendel 2 umläuft. Die Statorhülse besteht aus Gummi oder aus gummiartigem Werkstoff, der eine einerseits möglichst gleitfähige, andererseits möglichst verschleißfeste Oberfläche bilden sollte, so daß durch elastische Erweiterung der Förderräume in begrenztem Maße auch Feststoffe mitgefördert werden können und doch der Verschleiß an der Berührungsstel-Ie zur harten Exzenterschnecke in Grenzen bleibt.

An den Enden der Statorhülse 1 sind außen Stirnringe 3 entlang der Zylinderfläche 4 aufvulkanisiert. Zwischen diesen Stirnringen sitzen an der Außenfläche der Statorhülse zwölf längslaufend angebrachte Mantelsegmentleisten 5. Ihre Enden werden von Ringansätzen 6 der Stirnringe 3 überfaßt. Jede Segmentleiste weist auf einer Seite einen innenliegenden ringsegmentförmigen Abschnitt 7 und auf der anderen Seite einen außenliegenden ringsegmentförmigen Abschnitt 8 auf, die beide durch eine Kröpfung 9 miteinander verbunden sind. Die Abschnitte 7 und 8 heben die Form teilzylindrischer Schalen. Die Differenz der Innenradien Λ und ή entspricht der Leistendicke s. Der Innenradius i2 des Außenabschnittes ist somit gleich dem Innenradius ή + s des innenliegenden Leistenabschnittes. Im Winkelbereich a kommen die beiden Leistenabschnitte daher aufeinander zu liegen. Sie können dort entlang identischer Zylinderflächen in Umfangsrichtung gegeneinander verschoben werden. Die Kröpfung 9 bildet dabei zur Umf?ngsrichtung einen spitzen Winkel b von etwa 30°.

Die Außenfläche der Statorhülse 1 ist hier exakt dem Profil angepaßt, das die Segmentleisten 5 innen bilden. Diese können daher grundsätzlich unverbunden bleiben und lassen sich unter geringfügiger elastischer Verfor-

mung des Stators unter die Ringansätze 6 der Stirnringe 3 einfügen. Es kann allerdings auch die Statorhülse zwischen den bereits überlappend angebrachten Segmentleisten eingeformt werden. Dabei können die Innenseiten der Segmentleisten vollständig oder teilweise an die Statorhülse anvulkanisiert werden, sofern nicht durch Zwischenschichten jedes Anvulkanisieren unterbunden wird. Derzeit wird ein Anvulkanisieren an der Innenseite 10 und der Stirnfläche 11 des innenliegenden Leistenabschnittes 7 bevorzugt, während die Innenseiten 12 der Kröpfung und 13 des außenliegenden Leistenabschnittes unverbunden bleiben. Im Bereich dieser Flächen 12,13 können sich dann die Segmentleisten gegenüber dem Material der Statorhülse 1 einstellen. Sieht man eine Verbindung nur an der Fläche 11 vor, dann ergibt sich an der ganzen Innenseite der Segmentleisten eine Einstellmöglichkeit. Je kleiner der Neigungswinkel b der Kröpfung 9 ist, um so besser sind die Ausgleichsmöglichkeiten. Insgesamt werden bei einem Stator mit einem Außendurchmesser von etwa 160 mm nur etwa 3 bis 6 mm des Durchmessers durch Nachstellen ausgeglichen. Auf jedes Segment kommen daher in Umfangsrichtung nur 0,8 bis 1,6 mm maximale Verstellstrecke, was sich selbst dann bewerkstelligen läßt, wenn alle Segmente auf der Innenfläche an der Statorhülse anvulkanisiert sind.

Nach der Darstellung ist davon ausgegangen, daß die Segmentleisten auf identischen Zylinderflächen entsprechend Λ aneinandergleiten, alle Schalenflächen also zentrisch zur Statorachse 14 liegen. Diese Exaktheit ist jedoch in der Praxis nicht erforderlich, so daß man anstatt der hier verwendeten zwölf Segmentleisten bei entsprechender Durchmesseränderung beispielsweise 13, 14 oder 15 oder auch 10 bzw. 11 verwenden kann, ohne daß sich der Überschneidungswinkel a ändern muß.

Von den geringen Wölbungsunterschieden abgesehen, hat der Stator eine gemeinsame zylindrische Außenfläche 15, in welcher längslaufende Nuten 16 vorgesehen sind, die begrenzt sind innen durch die Außenfläche 17 des innenliegenden Leistensabschnittes 7 und seitlich durch die Stirnfläche 18 des jeweiligen außenliegenden Leistenabschnittes 8 und die Kröpfung 9 der benachbarten Segmentleiste. In diesen Nuten 16 sind in axialen Abständen verteilt und damit in Umfangsringen angeordnet Stützkugeln 19 aus hartem, verschleißfestem Stahl angebracht, die sich außen an den kegelförmigen Enden 20 von Nachstellhülsen 21 bis 25 abstützen. In den zwölf Längsnuten 16 sind somit in vier Umfangsringen Insgesamt 48 Stützkugeln angebracht, die einzeln durch die Segmentleisten und Nachstellhülsen wie in einem Käfig geführt sind. Das Umfangsspiel entspricht dabei etwa dem Kugeldurchmesser. Auf die Nachstellhülsen einwirkende Axialkräfte werden dabei mittels der kegelförmigen Enden 20 und der Stützkugeln 19 in Radialkräfte umgesetzt, die gleichmäßig verteilt auf die einzelnen Segmentleisten einwirken. Diese Segmentleisten können schon aufgrund ihrer Dicke von etwa 5 mm eine hinreichende Verteilung der Druckkräfte bewirken. Verbessert werden diese Verteilmöglichkeiten noch durch die von der Kröpfung 9 bewirkte Aussteifung.

Die Abstandsbuchse 21 stützt sich an dem rechts in F i g. 1 liegenden Stirnring 3 ab, und auf die Nachstellhülse 25 wirkt ein gesonderter Spannring 26 ein.

In F i g. 1 ist links unten ein Gehäuseflansch 27 eingezeichnet, wie er zum Verspannen und zum Einbau des Stators verwendet wird. Die an beiden Enden des Stators vorgesehenen Gehäuseflansche werden üblicherweise durch Spannanker 28 mittels Muttern 29 gegeneinander verspannt. Sie liegen glatt an den beiden Stirnflächen 30 des Stators an. In diese Anlagefläche des Gehäuseflansches ist hier eine Ringnut 31 eingeformt, in der ein O-Ring 32 angebracht ist, der am Stirnring anliegt und insbesondere die Zylinderfläche 4 zwischen der Statorhülse und dem Stirnring überdeckt Gehäuseflansch und Statorhülse sind daher direkt gegeneinander abgedichtet.

Das Gewinde 33 der Spannanker ist nun bis in den Bereich des Spannringes 26 durchgeführt, und an diesem liegen einzelne Spannklauen oder wiederum ein ringsumgeführter Ringteil 34 an, die durch Muttern 35 nach rechts in F i g. 1 gespannt werden können und sich in ihrer Lage durch Muttern 36 sichern lassen.

Die Einbaumaße des ganzen nachstellbaren Stators sind so gehalten, daß ein Austausch gegen bekannte nicht nachstellbare Statoren möglich ist. Dies wird vor allem durch die hier bevorzugte Verwendung der Nachstellung durch Abstandsbuchsen und verhältnismäßig kleine Stützkugeln ermöglicht

Wenn auf einer Seite freier Raum bleibt, können auch Spannbänder zur Anwendung kommen, die nach Möglichkeit wiederum zwischengeschaltete Wälzelemente enthalten sollten, um die Ausgleichskräfte so klein wie möglich zu halten und damit die Ausgleichsmöglichkeit zu verbessern. Grundsätzlich können aber dort, wo eine Austauschbarkeit nicht zu beachten ist, auch andere bekannte Spannvorrichtungen zur Anwendungkommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Nachstellbarer Stator für Exzenterschneekenpumpen mit einer aus elastisch verformbarem Material bestehenden zylinderförmigen Statorhülse, an deren Außenumfang gleichmäßig verteilt längsverlaufende Mantelsegmentleisten vorgesehen sind, wobei durch eine Spannvorrichtung Radialkräfte auf jede Mantelsegmentleiste übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelsegmentleiste (5) aus zwei durch eine Kröpfung (9) bedingten, um die. Mantelsegmentleistendicke (s) versetzten, ringsegmentförmigen Abschnitten (7, 8) besteht, wobei sich jeweils benachbarte Mantelsegmentleisten (5) überlappen.

2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Kröpfung (9) unter 20 bis 45°, insbesondere 30°, zur Umfangsrichtung geneigt ist

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur der innenliegende Abschnitt (7) der Mantelsegmentleiste (5) fest mit der aus verformbarem Material bestehenden Statorhülse (1) verbunden, insbesondere an dieser anvulkanisiert ist

4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Mantelsegmentleisten (5) gegenüber den Enden der Statorhülse (1) zurückversetzt sind und zwei Stirnringen (3) gegenüberliegen, die fest und dicht auf den Enden (4) der Statorhülse angebracht sind.

5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Stirnringe (3) diie Enden der Mantelsegmentleisten (5) mit einem Ringansa.'z (6) umgreifen.

6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß am innenliegenden Abschnitt (7) der Mantelsegmentleisten (5) Stützkugeln (19) anliegen, die sich gegen kegelförmige Enden (20) von axial verschieblichen Nachstellhülsen (21,22,24,25) abstützen.

7. Stator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des innenliegenden Abschnittes (7) der Mantelsegmentleisten (5) so bemessen ist, daß der Bewegungsspielraum der Stützkugeln (19) in Umfangsrichtung im nicht nachgestellten Zustand wenigstens 50 %, insbesondere 80 bis 150 % des Kugeldurchmessers beträgt.