DE2316127A1 - Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

Description

• Beschreibung Exzenterschneckenpumpe Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem.
• rohrförmigen Stator, der zwischen einem Einlaß und einem Auslaß itir das zu fördernde Medium angeordnet ist und eine zwei- oder mehrgängige Innengewindefläche aufweist, und mit einem schneckanförmigen Rotor, der eine Außengewindefläche mit-weniger, vorzugsweise halb so vielen, Gewindegängen wie der Stator aufweist und an der Innengewindefläche des Stators in einer zu dessen Längsachse xzentrischen Kreisbewegung abwälzbar ist, wobei er zwischen sich und dem Stator Förderraume freiläßt, die bei der Abwälzbewegung des Rotors durch den Stator hindurchwaridern und durch im wesentlichen radial in diese Förderräume mündende Kanäle mit einer Vorrichtung zum Zu- oder Abführen einer Flüssigkeit verbunden sind0 Bei einer bekannten Exzenterschneckenpumpe dieser Gattung (DT-Gbm 1 916 195) weist der Stator radiale Kanäle auf, die an der Außenseite des Stators, innerhalb eines den Stator umschließenden Gehäuses, durch achsparallele Kanäle miteinander.
• verbunden sind. Die achsparallelen Kanäle sind ihrerseits entweder mit einer von der Exzenterschnecke gesonderten Spülmittelquelle verbindbar oder mit dem einen von zwei Gehäusestutzen der Exzenterschneckenpumpe, der je nach Drehrichtung des Rotors den druckseitigen Auslaß bildet0 Die Mündungen der radialen Kanäle sind gleichmäßig über die Innengewindefläche des Stators verteilt und durch vorzugsweise schraubenlinienförmige Spülrillen miteinander verbunden. Die Spülrillen haben die Aufgabe, ein durch die achsparallelen und radialen Kanäle zugeführtes Spülmittel derart zu verteilen, daß es die einander berrenden Flächen des Stators und des Rotors stets benetzt, wobei der bei Trockenlauf auftretende erhöhte Verschleiß verhindert werden soll.
• Die Erfindung beruht auf der Brkenntnis, daß bei einem solchen Stator die erwartete Verschleißminderung durch Zuführung eines Spülmittels nicht in allen Fällen im erwarteten ?Caf3 eintritt, und daß der Verschleiß unter bestimmten Betriebsbe'iingungen sogar größer ist als bei einem nicht mit Spülmitteikanalen versehenen Stator. Dies gilt u.a. auch dann, wenn eine solche 27-zenterschneckenpumpe ein Fördergut mit großem Flüssigkeitsgehalt zu fördern hat und die Kanäle dazu verwendet werden, die oder einen Teil der Flüssigkeit aus dem Fördergut QbzuSilhwen, wie dies im Bereich einer dem Rotor einer Exzentersciineckenpumpe nachgeschalteten Förderschnecke an sich bekannt ist (OE-PS 268 056). Gerade die Möglichkeit, dem Fördergut in einer Exzenterschneckenpumpe selbst, nicht erst in einer nachgeschalteten Förderschnecke, Flüssigkeit zu entziehen, ist aber von erheblichem Interesse, da die zwischen dem Rotor und dem Stator stattfindende abwälzende Relativbewegung besonders geeignet ist, die Flüssigkeit aus einem flüssigkeitshaltigen Fördergut heratuszudrücken, beispielsweise Weintrauben oder andere Früchte zu entsaften.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit einer Flüssigkeitszufuhr in die Förderräume oder Flüssigkeit sabscheidung aus den Förderräumen, die zwischen dem Rotor und dem Stator einer Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Gattung gebildet sind, mit Maßnahmen zu erzielen, die geeignet sind, die Lebensdauer des Stators und auch des Rotors im Vergleich mit der zuerst beschriebenen bekannten Exzenterschneckenpumpe zu erhöhen.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mündungen der Kanäle an der Außengewindefläche des Rotors angeordnet und mit einem Sammelkanal im Rotor verbunden und/oder derart ungleichmäßig über die Innengewindefläche des Stators verteilt sind, daß in Jedem Querschnitt die achsnahen Bereiche der Innengewindeflächen nahezu oder vollständig frei von solchen Mündungen und glatt sind.
• Die Kanäle sind also, wenn sie den Stator durchsetzen, ausschließlich oder zumindest in-ihrer überwiegenden Mehrzahl in den Bereichen der Innengewindefläche des Stators angeordnet,die eine dem Durchmesser des Rotorquerschnitts entsprechende Krümmung aufweisen. In diesen Bereichen ist die gleitende Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Rotor verhältnismäßig gering, deshalb können dort die von den Mündungen und gegebenenfalls darin fest-,-gesetzten Feststoffpartikeln gebildeten Unebenheiten der Innengewindefläche des Stators den Bewegungswiderstand für den Rotor und damit auch den Verschleiß selbst bei Trockenlauf nicht wesentlich erhöhen. Es hat sich auch herausgestellt, daß die erfindungsgemäß auf die achsfernen Bereiche der-Innengewindefläche des Stators konzentrierten Mündungen der den Stator durchsetzenden Kanäle völlig ausreichen, um durch Flüssigkeitszufuhr einen Trockenlauf beim Pumpen trockenen Fördergutes zu verhindern, denn trotz der ungleichmäßigen Verteilung der Mündungen benetzt die durch diese Mündungen auftretende Flüssigkeit die Gewindeflächen von Stator und Rotor im wesentlichen gleichmäßig.
• Es ist auch vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Kanäle nicht den Stator sondern den Rotor durchsetzt; die Mündungen der Kanäle des Rotors können gleichmäßig über die Außengewindefläche des Rotors verteilt sein, wenn diese aus gehärtetem Stahl oder einem anderen Werkstoff besteht, der erheblich härter ist als der Werkstoff, aus dem die Innengewindefläche des Stators besteht. Zur weiteren Verschleißminderung wird es allerdings vorgezogen, daß die Mündungen der Kanäle des Rotors über dessen Außengewindefläche ebenfalls ungleichmäßig verteilt sind, jedoch derart, daß in jedem Querschnitt der achsferne Bereich der Außengewindefläche na2-ezu oder vollständig frei von solchen Mündungen ist0 Beim Zuführen einer Spülflüssigkeit hat die Anordnung der Kanäle im Rotor den Vorteil, daß die beim Rotorumlauf auftretenden Zentrifugalkräfte den Austritt der Spülflüssigkeit durch die Mündungen des Rotors begünstigen.
• Ein erfindungsgemäß mit Kanälen durchsetzter Rotor hat sich aber auch beim Abführen von Flüssigkeit aus dem Fördergut, vorallem beim Entsaften von Früchten wie insbesondere Weintrauben, überraschend gut bewährt. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn der Rotor von einem Rohr konstanter Wanddicke gebildet ist, in das ein siebartiges und ebenfalls schneckenförmiges Rohr eingeschraubt ist. Das siebartige Rohr kann beispielsweise aus gelochtem Stahlblech oder aus steifem Metall- oder Kunststoffdrahtgeflecht bestehen.
• Wenn eine besonders feine Filtration erwünscht ist, kann das siebartige Rohr mit einem Filtertuch umhüllt und zusammen mit diesem in das eigentliche Rotorrohr eingeschraubt sein.
• Man kann die aus dem Fördermedium abgeschiedene und in den Rotor eingedrungene Flüssigkeit einfach aus dem einen Ende des Rotors herausfließen lassen, wenn dieses Ende genügend weit aus dem Stator herausragt, um die abgeschiedene Flüssigkeit von dem aus dem Stator austretenden flüssigkeitsarmen Rest des Fördergutes getrennt zu halten. Vorzugsweise wird Jedoch eine sichere Trennung dadurch erreicht, daß der Rotor an seinem einen Ende einen radialen Flansch aufweist, der zwischen zwei ran einem Gehäuseteil der Exzenterschneckenpumpe einerseits und -an einem von diesem Gehäuseteil wegführenden ortsfesten Rohr andererseits befestigten Dichtungsscheiben gleitend eingespannt ist.
• Die erfindungsgemäße Konzentration der Mündungen der den Stator und/oder den Rotor im wesentlichen radial durchsetzenden Kanäle auf bestimmte Bereiche jedes Querschnitts, und die sich dadurch ergebende Geschlossenheit mindestens zweier wendelförmiger Bereiche des Statorinnengewindes und mindestens eines wendelförmigen Bereichs des Rotoraußengewindes hat zur Folge, daß jedenfalls bei- einstufigen Pumpen ein Kurzschluß über diese Kanäle und die sie verbindenden axialen Kanäle des Stators und/oder Rotors nicht möglich ist; mit anderen Worten ist insbesondere eine aus dem Fördergut abgeschiedene Flüssigkeit daran gehindert, durch die genannten Kanäle von einem dem Auslaß nahen Abschnitt der Pumpe in einen dem Einlaß nahen Abschnitt surückzuströmen. Vorallem bei mehrstufigen Exzenterschneckenpumpen ist es indessen vorteilhaft, wenn Iwiündungen von Kanälen des Rotors und/oder des Stators nur in einem Längenabschnitt vorgesehen sind, in dem sich jeweils nur ein einziger, vom Binlaß und/oder vom Auslaß getrennter Förderraum bildet.
• Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelh&iten erläutert. Es zeigt: Fig.1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe; Fig.2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.1; Fig.3 einen vergrößerten Querschnitt in der Ebene III-III in Fig.1; und Fig.4 eine abgewandelte Einzelheit des in Fig.3 dargestellten Querschnitts.
• Die wesentlichen Baugruppen der dargestellten Exzenterschneckenpumpe sind eine Antriebsvorrichtung 12, eine Beschickungsvorrichtung 14, eine Pumpvorrichtung 16 und eine Abgabevorrichtung 18.
• Die Antriebsvorrichtung 12 weist ein Lagergehäuse 20 mit Kugellagern 22 auf, in denen eine Antriebswelle 24 gelagert ist. Die Antriebswelle 24 ragt nach beiden Seiten aus dem Lagergehäuse 2D heraus; sie weist an der in Fig.1 rechten Seite des Lagergehäuses 20 einen Wellenstumpf 26 auf, der sich mit einem nicht dargestellten Motor kuppeln läßt, und am in Figo1 linken Ende des Lagergehäuses 20 erstreckt sich die Antriebswelle 24 durch eine Wellendichtung 28 hindurch zur Beschickungsvorrichtung 14.
• Die Beschickungsvorrichtung 14 weist ein am Lagergehäuse 20 befestigtes, zylindrisches Rohr 30 auf, dessen mittlerer Bereich als Beschickungstrog 32 ausgebildet ist. Im Rohr 30 ist eine Gelenkwelle 34 angeordnet, die an ihrem einen, in Fig. 1 rechten Ende durch eine Gelenkkupplung 36 mit der Antriebswelle 24 verbunden ist. Auf der Gelenkwelle 74 ist eine Förderschnecke 38 befestigt; die Förderschnecke 38 erstreckt sich bis zum in Fig.1 linken-Ende des Rohrs 30, das einen Stopfraum bildet.
• Die eigentliche Pumpvorrichtung 16 weist einen Statorma.ltel 40 auf, der mit Zugankern 42 zwischen-einem Flansch 44 des Rohrs 30 und einem Flansch 46 der Abgabevorrichtung 18 eingespannt ist. Innerhalb des Statormantels 40, und ebenfalls zwischeiden Flanschen 44 und 46,-ist ein rohrförmiger Stator 48 befestigt.
• Der Stator 48 hat im dargestellten Beispiel auf seiner gesamten Länge rund in jedem beliebigen Querschnitt die gleiche Wanddicke, er besteht aus einem schneckenförmigen Stahlrohr 50 und einer an dessen Innenwand beispielsweise durch Vulkanisieren befestigten Auskleidung 52 aus einem Elastomer, beispielsweise Kautschuk. Die Auskleidung 52 bildet eine Innengewindefläche 54, die in jedem Querschnitt, beispielsweise dem in Fig.3 dargestellten, als ein durch zwei halbkreisbogenförmige Bereiche 56 und zwei geradlinige Bereiche 58 begrenztes Oval erscheint. Diese Ovale sind in den verschiedenen Querschnitten gegeneinander verdreht, sind jedoch alle symmetrisch in bezug auf eine gemeinsame Achse, die Statorachse 60.
• Der Stator 48 weist Kanäle 62 auf, die sich annahernd radial zur Statorachse 60 oder im-rechten Winkel zur Innengewindefläche 54 des Stators 48 erstrecken, und von denen zumindest die meisten in den bogenförmigenBereichen 56 der Innengewindefläche 54 münden. Der in Fig.3 dargestellte Querschnitt läßt, nur beispielsweise, beiderseits der waagrechten Symmetrielinie dieses Querschnitts je fünf solche Kanäle 62 erkennen, von denen jeweils drei in den bogenförmigenBereichen 56 und Je zwei an den Ubergängen zu den beiden geradlinigenBereichen 58 münden. Der Hauptteil der beiden geradlinigen Bereiche 58 ist jedenfalls von Mündungen solcher Kanäle 62 freigehalten.
• Die Kanäle 62 verbinden den Innenraum des Stators 48 mit dem Zwischenraum zwischen dem Statormantel 40 und dem Stahlrohr 50. Dieser Zwischenraum läßt sich über einen am Statormantel 40 befestigten Anschlußstutzen 64 mit einem unter Druck stehenden strömungsfähigen Medium, beispielsweise einer Spülflüssigkeit oder Druckluft, beschicken; der Zwischenraum kann aber auch als Auffangraum für Flüssigkeit dienen, die sich durch die Kanäle 62 aus dem Fördermedium abgesondert hat und durch den Anschlußstutzen 64 abgeführt wird.
• Im Stator 48 ist ein schneckenförmiger Rotor 66 angeordnet, der über eine Gelenkkupplung 68 mit der Gelenkwelle 34 verbunden ist. Der Rotor 66 ist'in jedem Querschnitt kreisförmig; seine Querschnit$smittelpunkte M liegen alle auf einer Schraubenlinie in gleichem, im folgenden als Exzentrizität e bezeichneten Abstand von~einer gemeinsamen Achse, der Rotor--achse 70. Wird der Rotor 66 von der Antriebswelle 24 über die Gelenkwelle 34 um die Rotorachse 70 gedreht, dann bewegt sich die Rotorachse 70 ihrerseits auf einer Zylinderfläche, deren Radius mit der Exzentrizität e übereinstimmt, um die Statorachse 60. Die Mantelfläche des Rotors 66, die eine eingängige Außengewindefläche 72 darstellt, berührt bei dieser Bewegung des Rotors die Innengewindefläche 54 des Stators 48 ständig längs einer ununterbrochenen schraubenförmigen Linie. Unter Belastung wird aus dieser schraubenförmigen Linie infolge elastischer Verformung der Auskleidung 52 ein schmaler schraubenlinigenförmiger Streifen, wobei in jedem Querschnitt der Querschnittsmittelpunkt M des Rotors 66 geringfügig von der Mittellinie des ovalen Statorquerschnitts wegbewegt wird. Bei der in Fig.3 mit einem Pfeil angedeuteten Drehrichtung wälzt sich der Rotor 66 in dem dargestellten Querschnitt am rechten geradlinigen Bereich 58 der Innengewindefläche 54 ab und gelangt dabei nach oben, um sich anschließend am linken geradlinigen Bereich 58 abzuurälzen und tuieder in seine aus Fig.,3 ersichtliche untere Stellung zu gelangen.
• Der schneckenförmige Rotor 66 ist aus einem Stahl rohr hergestellt und weist radiale Kanäle 74 auf, die zusätzlich oder anstelle der Kanäle 62 des Stators 48 vorgesehen sein und demselben Zweck dienen können wie diese. In jedem Querschnitt, der radiale Kanäle 74 aufweist, ist die Anordnung dieser Kanäle auf dieJenigen beiden Drittel desRotorumfangs beschränift, die an die Verbindungslinie der Rotorachse 70 mit dem Querschnittsmittelpunkt M angrenzen. Das von der Rotorachse 70 am weitesten entfernte Drittel des Rotorumfangs, in dessen Mitte der achsfernste Pwitt F liegt, ist dagegen frei von radialen Kanälen.
• Da dies für alle Rotorquerschnitte gilt, in denen überhaupt radiale Kanäle vorgesehen sind, ziehen sich die radialen Kanäle 74, wie aus Fig.2 ersichtlich ist, längs eines wendelförmigen Bandes um den Rotor 66.
• In Fig.4 ist der Rotor 66 in einem aer Fig.3 entsprechenden Querschnitt ohne den Stator 48 dargestellt, jedoch mit einer Ergänzung, die darin besteht, daß in den Rotor 66 ein siebartiges Rohr 76 von gleicher Gewindesteigung eingeschraubt ist. Der äußere Querschnittsdurchmesser des siebartigen Rohrs -76 ist-etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rotors; der dadurch entstehende Zwischenraum nimmt ein Filtertuch 78 auf, mit dem das siebartige Rohr 76 umwickelt ist.
• Zur Abgabevorrichtung 18 gehört ein im wesentlichen zylindrisches, mit dem Statormantel 40 und der Antriebswelle 24 gleichachsig angeordnetes Gehäuseteil 80, das mit dem Flansch 46 beginnt, einen radialen Auslaß B2 aufweist und mit einem Flansch 84 endet. Der Flansch 84 ist mit einem Flansch 86 eines ortsfesten Rohrs 88 durch Schrauben 90 verbunden. Zwischen den Flanschen 84 und 86 sind zwei Dichtungsscheiben 92 und 94 angeordnet, die mit mäßigem axialen Druck abdichtend an einem radialen Flansch 96 anliegen. Der Flansch 96 ist am Ende 98 des Rotors 66 befestigt und nimmt deshalb an dessen Drehung um die Rotorachse 70 und die Statorachse 60 teil. Die Vorspannung der Schrauben 90 ist so eingestellt, daß diese Bewegung nicht merklich behindert wird und trotzdem eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Innenraum des Rotors 66 und dem ortsfesten Rohr 88 besteht.
• In den Rotor 66 greift eine Bürste 100 axial ein, deren Borsten die Innenrand des Rotors 66, und damit auch die radial inneren Enden der Kanäle 74, bestreichen und dazu beitragen, daß die Kanäle 74 sich nicht'verstopfen. Die Bürste 100 hat einen Stiel 102, der über Speichen 104 an einer Büchse 106 befestigt ist. Die Büchse 106 ist auswechselbar im ortsfesten Rohr 88 gehalten.

Claims (10)

A n 5 p r ü c h e

1. Exzenterschneckenpumpe mit einem rohrförmigen Stator, der- zwischen einem Einlaß und einem Auslaß für das zu fördernde Medium angeordnet ist und eine nwei- oder mehrgängige Imlengewindefläche aufweist, und mit einem schneckenförmigen Rotor, der eine Außengewindefläche mit weniger, vorzugsweise halb sovielen, Gewindegängen wie der StatorauSweist und an der Innengewindefläche des Stators in einer zu dessen Längsachse exzentrischen Kreisbewegung abwälzbar ist, wobei er zerischen-sich und dem Stator Förderräume freiläßt, die bei der Abwälzbewegung des Rotors durch den Stator hindurchwandern und durch im wesentlichen radial in diese Förderräume mündende Kanäle mit einer Vorrichtung zum Zu- oder Abführen einer Flüssigkeit verbunden sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die l''ündungen der Kanäle (62,;74) an der Außengewindefläche (72) des Rotors (66) angeordnet und mit einem Sammelkanal im Rotor (66) verbunden sind und/oder über die Innengewindefläche (54-) des Stators (48) derart ungleichmäßig verteilt sind, darin jedem Querschnitt die achsnahen Bereiche der Innengewindefläche (54) nahezu oder vollständig frei von solchen Mündungen und glatt sind.

2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 mit Kanälen im Rotor, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mündungen der Kanäle (74) des Rotors (66) über dessen Außengewindefläche (72) derart ungleichmäßig verteilt sind, daß in Jedem Querschnitt der achsferne Bereich der Außengewindefläche (72) nahezu oder vollständig frei von solchen Mündungen ist.

3o Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der von Mündungen freie Bereich der Außengewindefläche (72) des Rotors (66) sich in jedem Querschnitt von dem achsfernsten Punkt (F) nach beiden Seiten über ein Sechstel bis ein Viertel des Rotorumfangs erstreckt.

4. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch- g e k e n n z e i c h n-e t , daß der Rotor (66) von einem Rohr konstanter Wanddicke gebildet ist, in das cin siebartiges und ebenfalls schneckenförmiges Rohr (76) eingeschraubt ist.

5. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das siebartige Rohr (76) mit einem Filtertuch (78) umhüllt ist.

6. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Rotor (66) an seinem einen Ende (98) einen radialen Flansch (96) aufweist,-der zwischen zwei an einem Gehäuseteil (so) der Exzenterschneckenpumpe einerseits und an einem von diesem Gehäuseteil (80) wegführenden ortsfesten Rohr (88) andererseits befestigten Dichtungsscheiben (92,94) gleitend eingespannt ist.

7. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 mit Kanälen im Stator, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mündungen der Kanäle (62) des Stators (48) in den im Querschnitt geradlinigen Bereichen (58) seiner Innengewindefläche (54) angeordnet sind, während die kreisbogenförmigen Bereiche (56) frei von Mündungen sind.

8. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Mündungen von Kanälen (62;74) des Stators (48) und/oder des Rotors (66) nur in einem Längenabschnitt vorgesehen sind, in dem sich jeweils nur ein einziger, vom Einlaß (32) und/oder vom Auslaß (82) getrennter Förderraum bildet.

9. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e fl n z e i c h n e't , daß die Kanäle (62;74) des Stators (48) und/oder des Rotors (66) an eine Sammelleitung (über 64 bzw. 88) Sür aus dem Fördergut ausgeschiedene Flüssigkeit angeschlossen sind.

10. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Rotor (66) eine Bürste (100) axial eingreift, deren Borsten die radial inneren Enden der Kanäle (74) des Rotors (66) bestreichen.