DE2418967C2

DE2418967C2 - Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE2418967C2
Application number: DE19742418967
Authority: DE
Inventors: Herbert 8264 Waldkraiburg Bauerfeind
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1982-09-09
Also published as: JPS50144107A; BR7502398A; DE2418967A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte Exzenterschneckenpumpe differ Gattung (DE-OS 17 28 143) weist zwei einander in jeder Hinsicht gleiche Statorabschnitte auf, die gleichachsig angeordnet und durch ein Zwischengehäuse starr miteinander verbunden sind. Durch die schneckenförmigen Innenräume der beiden Statorabschnitte hindurch erstreckt sich ein einstückiger, schneckenförmiger Rotor, der auf seiner gesamten Länge einen bestimmten, unveränderlichen Querschnitt und eine bestimmte, ebenfalls unveränderliche Exzentrizität seines Querschnittes in bezug auf seine Achse aufweist Dieser einstöckige Rotor ist in der bei Exzenterschneckenpumpen üblichen Weise von einer Antriebswelle über eine Zwischenweiie mit zwei Geienken derart drehantreibbar, daß er eine Drehung um seine eigene Achse ausführt, während diese sich gleichzeitig auf einer Zylindermantelfläche um die gemeinsame Achse der beiden Statorabschnitte dreht Das Zwischengehäuse umschließt zwei Zwischenkammern, von denen die eine einen Auslaß und die andere einen Einlaß aufweist; die beiden Zwischenkammern sind durch eine den Rotor dicht umschließende, ringscheibenförmige Trennwand voneinander getrennt

Diese bekannte Anordnung ermöglicht es, die Exzenterschneckenpumpe wahlweise mit großem Durchsatz und kleiner Förderhöhe oder mit kleinem Durchsatz und großer Förderhöhe arbeiten zu lassen. Im ersten Fall wird das zu fördernde Medium durch den Einlaß an dem einen Ende des Rotors angesaugt und durch den Auslaß der einen Zwischenkammer ausgestoßen und gleichzeitig durch den Einlaß der anderen Zwischenkammer angesaugt und duch den Auslaß am anderen Ende des Rotors ausgestoßen. Im zweiten Fall wird das Fördermedium ebenfalls durch den Einlaß an dem einen Ende des Rotors angesaugt und durch den Auslaß der einen Zwischenkammer ausgestoßen, von dort aber der zweiten Zwischenkammer durch deren Einlaß zugeführt und zum Auslaß am anderen Ende des Rotors weitergefördert Die durch die beiden Statorabschnitte hindurchführenden Strömungswege sind also im ersten Fall einander parallelgeschaltet, während sie im zweiten Fall hintereinandergeschaltet sind. Bei Parallelschaltung besteht die Möglichkeit zwei verschiedene Medien getrennt voneinander zu fördern und in Strömungsrichtung hinter der Pumpe zu mischen.

Es ist ferner eine Exzenterschneckenpumpe bekannt (DE-GM 71 04 996), deren Saugstutzen und Druckstutzen durch eine parallel zum Stator angeordnete, mit einem Absperrventil versehene Umgebungsleitung miteinander verbunden sind. Wird das Absperrventil teilweise oder ganz geöffnet so vermindert sich die Förderleistung der Pumpe bei etwa gleichbleibender Drehzahl des Rotors entsprechend. Zum Mischen zweier oder mehrerer Stoffe eignet sich diese bekannte Pumpe nicht, denn sie kann — auf Kosten der Förderleistung — nur das eine von ihr angesaugte Fördermedium mit sich selbst mischen.

Bei einer weiteren bekannten Exzenterschneckenpumpe (US· PS 32 27 326) ist an deren Saugleitung eine

Luftleitung mit einem einstellbaren Drosselventil angeschlossen, Ober die mit dem in der Saugleitung herrschenden Unterdruck LJmgebungsluft angesaugt werden kann, mit der Folge, daß sich im Fördermedium Luftblasen bilden, die in der Exzenterschneckenpumpe komprimiert werden. Die komprimierten Luftblasen expandieren wieder, wenn das Fördermedium — eine Farbe — durch eine Spritzpistole austritt; die Expansion der Luftblasen soll explosionsartig stattfinden und zu einer gründlichen Zerstäubung der Farbe beitragen. Mit dieser bekannt?« Pumpe läßt sich die Erfindungsaufgabe nicht lösen, denn eine besonders intensive Durchmischung zweier oder mehrerer Medien läßt sich nicht erzielen. Die durch die Luftleitung in die Saugleitung der Exzenterschneckenpumpe angesaugte Luft mag sich bei geeigneter Einstellung des Drosselventils in lauter einzelne Luftbläschen unterteilen; diese Luftbläschen bilden aber eine Art Perlenkette, die sich längs eines kaum veränderlichen Strömungsfadens durch die Pumpe so wie deren Druckleitung und schließlich durch die Spritzpistole bewegt.

Demgegenüber findet beim Anmeldungsgegenstand wegen der unterschiedlichen Förderleistungen der beiden hintereinandergeschalteten Pumpentiile in der Mischkammer eine äußerst gründliche Durchmischung statt, die unter anderem bestimmte chemische Reaktionen ganz erheblich beschleunigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sie eine besonders intensive Durchmischung zweier oder mehrerer von ihr geförderter Medien ermöglicht

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst

Damit wird bei einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe mit zwei Statorabschnitten erreicht, daß das durch den zusätzlichen Einlaß zuströmende Medium zusammen mit dem schon durch den ersten Statorabschnitt hindurchgeförderten Medium durch den zweiten Statorabschnitt hindurchgefördert wird; dabei werden beiden Medien intensiv miteinander vermischt Durch die unterschiedliche Wahl der Abmessungen der Rotorabschnitte und der zugehörigen Statorabschnitte wird der Unterdruck in der Mischkammer definiert und dieser wiederum ist ausschlaggebend für die Intensität der Durchmischung in der Mischkammer. Außerdem wird zwangsweise ein bestimmtes Mischungsverhältnis hergestellt Entsprechendes gilt furane erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe mit mehr als zwei Statorabschnitten, die es ermöglicht, zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Statorabschnitten ein- zusätzliches Medium in die bereits durch einen oder mehrere Statorabschnitte hindurchgeförderte Mischung zweier oder mehre/er Medien einzuleiten.

Das Mischungsverhältnis kann durch die Wahl des Fördervolumens je Rotorumdrehung in den einzelnen Statorabschnitten ein für allemal festgelegt werden, wodurch sich eine für verschiedene Zwecke ausreichend genaue Dosierung ergibt

Eine noch verbesserte Durchmischung der Medien läßt sich mit der im Anspruch 2 beschriebenen Weiterbildung der Erfindung erzielen, die es ermöglicht, die in der Zwischenkammer zusammengeführten Medien in einem Kreislauf mehrmals durch den ersten und/oder zweiten oder auch jeden weiteren Statorabschnitt hindurchzufördern bis die entstandene Mischung hinreichend homogen ist Mit dem Merkmal des Anspruchs 3 wird erreicht daß der einem solchen Kreislauf unterworfene Anteil der Mischung im Verhältnis zum gesamten Durchsatz der Pumpe veränderbar ist.

Weitere Möglichkeiten, die Durchmischung von Medien in einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe zu verbessern, ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 7. Durch die im Anspruch 7 beschriebene Weiterbildung entsteht zwischen dem mittleren und dem letzten Rotorabschnitt

ίο eine starke Turbulenz, welche die von den Rotorbewegungen hervorgerufene Durchmischung unterstützt; im dritten Statorabschnitt wird die Mischung der Medien dann besonders weitgehend homogenisiert
Es ist bekannt, daß bei einer Exzenterschneckenpumpe das Fördervolumen je Rotorumdrehung und damit die Durchsatzkapazität bei gegebener Rotordrehzahl in den einzelnen Statorabschnitten dadurch unterschiedlich gestaltet werden kann, daß der Querschnittsdurchmesser und/oder die Exzentrizi'Ät und/oder die Steigung der einzelnen Rotorabschnitte und dementsprechend auch der einzelnen Statorabschnitte unterschiedlich bemessen werden. Be? unterschiedlicher Exzentrizität aufeinanderfolgender Rotorabschnitte wird die im Anspruch 8 beschriebene Ausführungsform der Erfindung bevorzugt Es ist aber auch möglich, die einzelnen Rotorabschnitte durch eine gelenkige Zwischenwelle miteinander zu verbinden.

Die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe läßt sich beispielsweise verwenden, um eine Kunststoffemulsion mit einem Aufschäummittel zu vermischen. Eine anderes Beispiel ist das Einmischen von Hefe und Luft in Bierwürze beim Bierbrauen. In beiden Fällen hängt die Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der angestrebten Reaktion — Aufschäumen des Kunststoffs in dem einen Fall und Gärung im anderen Fall — davon ab, daß die Medien, die miteinander reagieren sollen, in kurzer Zeit gleichmäßig miteinander vermischt werden. Die erfindungsgemäße Pumpe entspricht diesen Forderungen und ermöglicht zugleich eine schonende

Förderung der Medien, was bei dem angegebenen Beispiel aus der Brauereitechnik besonders wichtig ist,

da Hefezellen bei rauher Behandlung nicht zerstört werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati-

scher Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. In

F i g. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispie! einer Exzenterschneckenpumpe in drei verschiedenen Abwandlungen jeweils in einem senkrechten axialen

Schnitt dargestellt

Die dargestellte Exzenterschneckenpumpe weist eine Gehäusebaugruppe 10 auf, die aus einem Einlaßgehäuse 12, einem Zwischengehäuse 14, einem Auslaßgehäuse 16 und einem Lagergehäuse 18 zusammengesetzt ist; diese Gehäuse bestehen im dargestellten Beispiel aus Grauguß und sind miteinander verschraubt.

Das Einlaßgehä'.'se 12 ist glockenförmig und weist einen Einlaß 20 sowie einen Flansch 22 auf. Der Einlaß 20 ist zum Anschließen einer Saugleitung ausgebildet; der Flansch 22 ist mit dem Zwischengehäuse 14 verschraubt und weist an seiner Innenseite eine ringförmige Ausdrehung 24 auf. Innerhalb des Einlaßgehäuses 12 ist ein erster, rohrförmiger Statorabschnitt 26 angeordnet, dessen Innenwand eine zweigängige

es Schnecke bildet Der Statorabschnitt 26 ist aus einem Elastomer einstückig mit einer kegelstumpfförmigen Membran 28 hergestellt, deren äußerer Rand in die Ausdrehung 24 eingreift und zwischen dem Flansch 22

und dem Zwischengehäuse 14 eingespannt ist.

Das Zwischengehäuse 14 weist an seiner sich an das Einlaßgohäuse 12 anschließenden Stirnseite einen Durchlaß 30 auf und an seiner anderen Stirnseite einen Plansch 32 mit einer inneren ringförmigen Ausdrehung 34. Innerhalb des Zwischengehfiuses 14 ist ein zweiter rohrförrniger Statorabschnitt 36 angeordnet, dessen Innenwand ebenfalls eine zweigängige Schnecke bildet. Der zweite Statorabschnitt 36 ist ebenfalls mit einer kegelstwmpfförmigen Membran 38 einstöckig aus einem Elastomer hergestellt; der äußere Rand der Membran 3W greifl: in die Ausdrehung 34 des Flansches 32 ein und ist zwiuchen diesem und dem Auslaßgehäuse 16 eingespannt. Die Statorabschnitte 26 und 36 gleichen einander also in ihrer Gestaltung und Anordnung; der Statorabschnitt 36 ist jedoch insgesamt größer und hat vor allem einen größeren Innendurchmesser als der Statorabschnitt 26.

Das Auslaßgehäuse 16 weist an seiner dem Zwischengehäuse 14 ben»chb?^rf?n .Stirnseite einen Durchlaß 40 auf und an der gegenüberliegenden Stirnseite eine im wesentlichen geschlossene Stirnwand 42 mit einer Stopfbüchse 44. Etwa in der Mitte des Auslaßgehäuses 16 führt ein Auslaß 46 radial nach außen; daran läßt sich eine Druckleitung anschließen.

Das Lagergehäuse 18 enthält ein insgesamt mit 48 bezeichnetes Lager, in dem eine Antriebswelle 50 gelagert ist. Die gesamte Exzenterschneckenpumpe kann mit einem am Lagergehäuse 18 ausgebildeten Fuß 52 an einem Fundament, einer Konsole od. dgl. befestigt werden; eine zusätzliche Abstützung ist wegen der festen gegenseitigen Verschraubung der einzelnen Gehäuse der Gehäusebaugruppe 10 nicht erforderlich.

Im Innenraum des ersten Statorabschnittes 26 ist ein erster Rotorabschnitt 54 von der Form einer eingängigen Schnecke angeordnet. Daran schließt sich eine Zwischenwelle 56 an, die im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem ersten Rotorabschnitt 54 aus einem Stück besteht Die .Zwischenwelle 56 erstreckt sich durch eine im Zwischengehäuse 14 ausgebildete Mischkammer 58 und ist an einem zweiten Rohrabschnitt 60 befestigt. Der zweite Rotorabschnitt 60 erstreckt sich durch den Innenraum des zweiten Statorabschnittes 36 und hat ebenfalls die Form einer eingängigen Schnecke, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des zweiten Statorabschnittes 36 angepaßt und deshalb erheblich größer ist als derjenige des ersten Rotorabschnittes 54. Der zweite Rotorabschnitt 60 ist seinerseits an der Antriebswelle 50 befestigt Die beiden Rotorabschnitte 54 und 60 sowie die Zwischenwelle 56 drehen sich deshalb gemeinsam mit der im Lager 48 ortsfest gelagerten Antriebswelle 50, wenn diese von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Wegen der für Exzenterschneckenpumpen typischen Exzentrizität jedes Querschnittes der Rotorabschnitte 54 und 60 und der im dargestellten Beispiel ortsfesten Lagerung dieser Rotorabschnitte müssen die Statorabschnitte 26 und 36 im Betrieb der Exzenterschneckenpumpe Ausweichbewegungen in allen radialen Richtungen ausführen; diese Ausweichbewegungen werden durch die Membranen 28 und 38 ermöglicht.

Die Mischkammer 58 ist durch eine Umgehungslei· tung 62, die ein einstellbares Ventil 64 enthält, mit dem Innenraum des Einlaßgehäuses 12 verbunden, und durch eine Umgehungsleitung 66, die ein einstellbares Ventil 68 enthält, mit dem Innenraum des Auslaßgehäuses 16. Die Mischkammer 58 ist ferner mit einem zusätzlichen

in Einlaß 70 verbunden.

Das bisher Beschriebene gilt für die drei in den Zeichnungen dargestellten Varianten der Exzenterschneckenpumpe in gleicher Weise. Die drei Varianten unterscheiden sich in folgenden Merkmalen:

Gemäß Fig. I ist an den zusätzlichen Einlaß 70 eine Düse 72 angeschlossen, die von der Außenwand des Zwischengehäuses 14 radial nach innen führt und dann in eine achsparallele Richtung derart umgebogen ist, daß sie dem Strom des durch den Einlaß 20 angesaugten und von dem Rotorabschnitt 54 durch den Statorabschnitt 26 hindurchgeförderten Mediums entgegengerichtet ist. Infolge dieser Anordnung bewirkt ein durch den zusätzlichen Einlaß 70 eintretendes Medium eine Durchwirbelung des durch den Einlaß 20 und den Statorabschnitt 26 in die Mischkammer 58 gelangten Mediums, so daß beide Medien schon beginnen, sich miteinander zu vermischen, ehe sie vom Rotorabschnitt 60 durch den Statorabschnitt 36 weitergefördert werden.

jo GemäÖ F i g. 2 mündet der zusätzliche Einlaß 70 nicht unmittelbar in die Mischkammer 58, sondern in eine äußere Ringkammer 74, die durch eine ringförmige Wand 76 von der Mischkammer 58 abgegrenzt und mit dieser nur durch einige radiale Löcher 78 verbunden ist Die ringförmige Wand 76 umschließt mit geringem radialen Abstand eine Wendel 80, die auf der Zwischenwelle 56 befestigt ist Die Steigungsrichtung der Wendel 80 ist in bezug auf die miteinander übereinstimmenden Steigungsrichtungen der Rotorabschnitte 54 und 60 gegensinnig, so daß die Wendel 80 in der Mischkammer 58 eine Durchwirbelung der dort aus dem Statorabschnitt 26 einerseits und aus der Ringkammer 74 andererseits zusammenströmenden Medien bewirkt

Gemäß F i g. 3 erstreckt sich durch die Antriebswelle 50, den Rotorabschnitt 60 und die Zwischenwelle 56 ein axialer Kanal 82, der durch radiale Löcher 84 mit der Mischkammer 58 verbunden ist Der Anfang des Kanals 82 am äußeren Ende der Antriebswelle 50 ist ständig mit

so der Umgebungsluft verbunden und bildet deshalb einen mit dem zusätzlichen Einlaß 70 in F i g. 1 und 2 vergleichbaren Einlaß 70/ für den Fall, daß das «i die Mischkammer 58 einzuleitende zusätzliche Medium Luft ist die beispielsweise wegen ihres Sauerstoffgehalts für eine Reaktion mit dem durch den Einlaß 20 und den ersten Statorabschnitt 26 in die Mischkammer 58 gelangten Medium gebraucht wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Exzenterschneckenpumpe, bei der sich ein gewinde- oder schneckenförmiger Rotor durch ebenfalls gewinde' oder schneckenförmige, jedoch eine andere Zahl von Gewinde- oder Schneckengängen aufweisende Innenräume mehrerer Statorabschnitte hindurcherstreckt, die hintereinander angeordnet und an einen Einlaß an dem einen Ende des Rotors sowie einen Auslaß an einem anderen Ende des Rotors angeschlossen sind, wobei zwischen diesen Statorabschnitten ein zusätzlicher Einlaß angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor in Rotorabschnitte (54,60) unterteilt ist, die sich in ihren das Fördervolumen je Rotorumdrehung bestimmenden Maßen voneinander unterscheiden, und die Statorabschnitte (26,36) entsprechend unterschiedlich gestaltet und durch eine Mischkammer (58) getrennt sind, in der sich ein durch den zusätzlichen Einlaß (70) zuströmendes flüssiges oder gasförmiges Medium dem von einem Statorabscfcnitt (26) zum nächsten Statorabschnitt (36) strömenden Medium beimischen läßt

2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (58) mit dem Einlaß (20) an dem einen und/oder dem Auslaß (46) an dem anderen Ende des Rotors durch mindestens eine Umgehungsleitung (62,66) verbunden ist

3. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Umgehungsleitung (62,66) ein einstellbares Ventil (64,68) enthält.

4. ExzenterschnecJe-.npumf? nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (58) eine Düse (7."^i enthält, durch die das vom zusätzlichen Einlaß (70) zugeführte Medium entgegen der Strömungsrichtung des durch den einen Statorabschnitt (26) in die Mischkammer (58) geförderten Mediums zuführbar ist.

5. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (58) eine die Rotorabschnitte (54,60) miteinander verbindende rohrförmige Zwischenwelle (56) enthält, die an den zusätzlichen Einlaß (70') angeschlossen ist und in die Mischkammer (58) mündende Löcher (78) aufweist

6. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (58) eine Wendel (80) enthält, die von einer ringförmigen Wand (76) der Mischkammer (58) mit geringem radialen Abstand umschlossen auf einer die Rotorabschnitte (54, 60) miteinander verbindenden Zwischenwelle (56) befestigt ist und eine Steigungsrichtung hat, die derjenigen der ss Rotorabschnitte (54,60) entgegengesetzt ist

7. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinander drei Statorabschnitte mit zugehörigen Rotorabschnitten angeordnet sind, von denen der mittlere bei gegebener Rotordrehzahl eine größere Durchsatzkapazität aufweist als der erste und letzte.

8. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die es Rotorabschnitte (54,60) eine in sich im wesentlichen starre Einheit bilden und eine in bezug auf ihre gemeinsame Achse unterschiedliche Exzentrizität ihres Querschnittes aufweisen, und daß die Statorabschnitte (26, 36) in bezug aufeinander radial beweglich gelagert sind.