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Nachstellbarer gummi elastischer Stator flir Ezzenterschneckenpumpen
Die Erfindung betrifft einen nachstellbaren gummielastischen Stator fur Exzenterschneckenpumpen,
der von einem durch äußere Spannmittel radial zusammendrtlckbaren Mantel aus starrem
Werkstoff gehalten ist. Dieser rohrfürmige Mantel dient zur Absttltzung des Stators
in radialer und axialer sowie in peripherer Richtung beim Pumpvorgang; außerdem
ermöglicht er einen einfachen Einbau in das Pumpenaggregat, indem er an seinen beiden
Stirnflechen zwischen Flansche eingespannt wird. Hierzu muß der Mantel in axialer
Richtung ausreichend steif sein. In radialer Richtung dagegen soll er ausreichend
nachgiebig sein, damit der in ihm befindliche gummielastische Stator durch die von
außen auf den Mantel einwirkenden Spannmittel zwecks Erzielung einer genAgenden
Vorspannung zwischen der Innenfläche ds Stators und dem in diesem sich drehenden
und kreisend bewegenden Rotor auch bei Verschleiß dieser zeile zusammangedrückt
werden kann.
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Ein derartiger nachstellbarer Stator ist zwar aus der Offenlegungsschrift
1 553 199 bekannt. Der Mantel besteht hierbei aus einem einstuckigen Rohr, das mit
achsparallelen durchgehenden längsschlitzen versehen ist, die jedoch, um die Einstückigkeit
beizubehalten, nicht bis unmittelbar an die Stirnflächen des Rohres reichen, oder
in entsprechender Weise aus zwei Endringen und diese miteinander verbindenden achsparallelen
Flacheisen.
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Jachteilig bei dieser ausführung ist, daß infolge Fehlens der radialen
NachgiebiJkeit der Hohrenden hier der Stator nicht nachstellbar ist, so daß eine
Nachstellbarkeit des Stators ueber dessen gesamte Länge nicht möglich ist, und daß
weiterhin die Torsionssteifigkeit des Rohres infolge der durchgehenden Längsschlitze,
insbesondere bei größerer Länge des Stators, erheblich herabgesetzt ist. Eine ausreichende
Torsionasteifigkeit ist aber ebenso wie die ausreichende Steifigkeit in axialer
Richtung erforderlich, um die geometrische Form des Statorinneren gegentiber dem
Rotor stets beizubehalten.
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Aus der deutschen Patentschrift 1 120 276 ist weiterhin ein Stator
bekannt, der sich mittels die Form von Zylinderrantelsegmenten aufweisender voneinander
getrennter Drucksttoke radial zueatinendrtlcken läßt. Hierbei ist zwar die Nachstellung
des Stators über dessen gesamte Länge möglich, jedoch ist auch hier die Torsionssteifigkeit
beeinträchtigt, insbesondere dann, wenn zwecks möglichst gleichmäßiger radialer
Druckvertilung um don Umfang herum der Rohrmantel in eine Vielzahl von 8egmenten
aufgeteilt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Ausführungen zu vermeiden und einen Stator an schaffen, der bei ausreichender Torsionsateitigrkeit
gittels seines Mantels über seine ganze Länge hin gleichmäßig(zusammendrückbsr ist.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs erwähnten Stator der
von einem einstückigen durch äußere Spanmmittel radial zuannmendrückbaren, aber
axial starren, rohrfOrmigen Mantel aus starrem Werkstoff gehalten ist, erfindungsgemäß
dadurch gelost, daß der Mantel im wesentlichen leichmäßig über seine ganze Länge
hin in Umfangsrichtung zusammenhängend, aber nachgiebig ausgebildet ist.
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Der Mantel ist hierbei also nicht mehr tiber seine ganze Länge oder
den größten Teil dieser Länge hin durch durchgehende Schlitze unterteilt und auch
an seinen Enden nicht mehr in Umfangsrichtung unnachgiebig.
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Nach einer grundsätzlichen Ausfhhrungsform der Erfindung sind im Mantel
etwa achsparallele Reihen von über dessen Länge hin gleichmäßig verteilten und durch
in Umfangsrichtung verlaufende Stege voneinander getrennten Löchern vorgesehen.
Diese Lochreihen treten an die Stelle der durchgehenden Schlitze der bekannten Ausführungen.
Sie ermöglichen infolge Schwächung des Mantelquerschnitts in Längsrichtung die getUnschte
Nachgiebigkeit des Mantels in Umfangsrichtung und daher auch in radialer Richtung.
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Die Stege halten die erforderliche Torsionssteifigkeit des Nantels
aufrecht, indem sie die bei der Torsionsbeanspruchung
in achsparalleler Richtung wirkenden Komponenten der Schubkräfte auf nehmen.
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Anstelle der einzelnen Reihen von Löchen, die den Mantel in iehrere
Segmente unterteilen, können mit Vorteil auch Gruppen von mehreren einander benachbarten
und parallelen Einzelreihen vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es, hierbei
die Löcher als achsparallel gerichtete Langlöcher auszubilden und die Langlöcher
jeder Einzelreihe gegenüber den Langlchern der jeweils benachbarten Einzelreihe
in Achsrichtung um etwa den halben Abstand der Langlöcher in jeder Einzelreihe zu
versetzen. Hierdurch läßt sich eine besonders hohe Nachgiebigkeit des Mantels in
Umfangsrichtung erreichen, da die in Umfangerichtung verlaufenden Stege zwischen
den LanglOchern einer ginzelreihe jeweils in den LOchern-der benachbarten Einzeireihen
enden.
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Eine besonders gleichmäßige Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung, die
insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn die Abstände zwischen dem lichten Raum
des Stators und dessen Außenumfang verhältnismäßig klein sind, läßt sich durch gleichmäßige
Verteilung der einzelnen Lochreihen mit mehr oder weniger engem gegenseitigem-Abstand
um den Umfang herum erzielen. Zwischen den einzelnen Lochreihen sollen jedoch achsparallel
durchgehende Längsstreifen des santels stehen bleiben, um eine ausreichende Steifigkeit
in Ächsrichtung aufrechtzuerhalten.
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Insbesondere bei gleichmäßiger Verteilung der Lochreihen um den Umfang
kann durch einstückige usfüllung der Löcher mit dem
gummielastischen
Werkstoff des Stators eine Formschlüssige Verankerung desselben mit dem mantel bewirkt
werden.
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Anstatt durch Lochreihen kann gemäß einer anderen susfShrungsform
der Erfindung die gewünschte Nachgiebigkeit des Mantels in Umfangsrichtung auch
durch in diesem auf der Außen- oder Innenseite angebrachte achsparallele Nuten erreicht
werden, deren Tiefe geringer ist als die Wandstärke des Mantels.
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Gemäß einer weiteren ausfhrungsform der hYflndung kann der Mantel
auch, im rechtwinklig zur Achse gelegten Querschnitt gesehen, in Umfangsrichtung
wellenförmig ausgebildet sein. Der Mantel braucht hierbei aus nur verhältnismäßig
dünnem Blech zu bestehen, ohne daß hierdurch seine Steifigkeit in achsrichtung oder
gegen Verdrehen beeinträchtigt sein würde.
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Die Erfindung ist in einigen Ausführungbeispielen anhand der Zeichnung
erläutert.
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Es zeigt Fig.1 einen Mantel, in Achsrichtung geschnitten, mit vier
einselnen Lochreihen, Fig.2 den gleichen Mantel mit eingesetztem glemmielastit schen
Stator, rechtwinklig zur Achse geschnitten, Fig.3, 4 und 5 abschnitte des Mantels,
in Achsrichtung geschnitten, mit verschiedenen snordaungen der Lochreihen, Fig.6
rechtwinklig sur achse geschnitten, mit eingesetztem gummielastischen Stator, im
oberen Teil einen Mantel aus gewelltem Blech, im unteren Teil einen mit Längsnuten
versehenen Mantel.
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Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung sind in dem rohrförmigen
Mantel17aus starrem Werkstoff, insbesondere aus Stahl, vier achsparallele Reihen
8, 9,10,11 von runden Löchern angebracht, zwischen denen vier durchgehende Rohrsegmente
12,13,14,15 vorhanden sind. Der gummielastische Werkstoff des Stators 2, der den
zur Aufnahme des nicht mitdargestellten Rotors bestimmten und im Querschnitt durch
zwei im wesenlichen gerade Linien 6 und 7 sowie
durch die anschließenden
Halbkreise 4 und 5 begrenzten, die;Form eines zweigängigen Steilgewindes aufweisenden,
lichten itaum 3 enthalt, flillt die Löcher im Mantel 1 einettickig mit aus. Letzteres
ist aber für die angestrebte Wirkung nicht erforderlich, wenn der Stator in der
ablichten Weise durch eine Haftbindung mit dem Mantel 1 verbunden ist.
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Zwischen den Löchern der einzelnen sich aber die ganze Länge des Mantels
1 erstreckenden Lochreihen sind in Umfangsrichtung des Mantels 1 verlaufende Stege
16 vorgesehen. Die Breite dieser Stege 16, d.h. der Zwischenraum zwischen den Löchern
jeder Reihe, wird so klein gewählt, daß sich der Werkstoff des Mantels hier in Umfangsrichtung
stauchenläßt, wenn der Mantel durch von außen einwirkenden Spannmittel, vorzugsweise
durch eine sich über die ganze Länge des Mantels erstreckende, nicht mitdargestellte
Spannschelle, um das erforderliche geringe Maß radial zusammengedrückt wird, das
zur Wiederherstellung der Dichtheit zwischen Stator und Rotor erforderlich ist.
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Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausfhhrungsbeispiel sind antatt je einer
Einzelreihe Gruppen 17, gebildet aus je drei Einzelreihen, vorgesehen. Diese Reihengruppen
17 unterteilen den Mantel 1,ebenso wie die in Fig. 1 gezeigten Binzelreihen 8,9,10,11,
in vier durch die Stege zwischen den Löchern miteinander verbundenen und daher zusammenhängenden
vier Segmente 12,13,14,15, durch die u.a. die axiale Steifigkeit des Mantels 1 aufrechterhalten
bleibt.
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Vorteilhafter als Rundlöcher sind die in den Fig. + und 5 gezeigten
Gruppen von Langlochreihen. Die Langlöcher 18 sind hierbei achsparallel gerichtet
und derart angeordnet, daß die Langlöcher jeder Einzelreihe gegenüber den Langlöchern
der jeweils benachbarten Einzelreihe in Achsrichtung um den halben abstand der Langlöcher
untereinander in jeder Einzelreihe versetzt sind. Hierdurch enden die Stege 19in
mindestens einem Langloch der benachbarten Reihen, so daß hier die Nachgiebigkeit
des Mantels 1 in Unifangerichtung weniger durch Stauchen der Stege 19 als durch
Zusammendracken, d.h. Verengung , der in Umfangsrichtung angrenzenden Langlöcher
bewirkt wird.
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Bei dem in Fig.S gezeigten Ausführungsbeisiel sind die tinzelreillen
der Langlöcher , gleichmäßig um den Umfang des mantels 1 verteilt, so daß die Nachgiebigteit
des antels in Umfasrichtung gleic£imäßiger ist als bei den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten
aus ftlhrungen. Der seitliche abstand der Lochreihen voneinander kann hierbei wegen
deren größerer anzahl größer gewählt werden, Letzteres ist auch zweckmbßig, da dann
die zwischen den Reihen vorhandenen nunmehr verhältnismäßig schmalen in achsrichtung
durch laufenden Segmente 20 des mantels eine ausreichende Lengssteifigkeit desselben
bewirken können.
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Andere Möglichkeiten, den Mantel auch ohne Anbringung von löchern
über seine ganze Länge hin in Umfangsrichtung zusammenhängend, aber zugleich in
Umfangsrichtung nachgiebig auszubilden, sind in Fig. 6 gezeigt.
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Im unteren Teil der Fig. 6 sind auf der Außenseite des Mantels in
dessen Oberfläche eingearbeitete Nuten 22 dargestellt, deren Tiefe geringer ist
als die Wandstärke des Mantels 1. Die Nuten 22 können auch auf der Innenseite des
Mantels 1 angebracht sein und so zugleich mit zur Verankerung des gummielastischen
Stators 2 dienen.
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Im oberen Teil der Fig. 6 ist ein im Querschnitt wellenförmig ausgebildetes
Profil 22 des Mantels gezeigt. Auch hier kann eine zusätzliche Veranerung des Stators
erzielt werden. Der Mantel kann aus verhältnismäßig dünnem Blech hergestellt sein
und ist trotzdem wegen seines Profils in achsrichtung und such gegen Verdrehen ausreichend
steif.
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Als Mantelwerkstoff kann in allen gezeigten Fällen auch Sunststoff
geeigneter Festigkeit und gegenüber Metallen vergrößerter Wandstärke Anwendung finden,
wenn seine Langzeitformbeständigkeit den Anforderungen, die durch die axiale Einspannung
des Mantels in das Pumpenaggregat an ihn gestellt werden, genügt.