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aohstellbarer Stator für Exzenterschneckenpumpen Die Erfindung betrifft
einen nachstellbaren, aus Summi oder einem ähnlichen Elastomer bestehenden Stator
für Exzenterschneckenpumpen.
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Aus der deutschen Patentschrift 1 120 276 ist ein Stator bekannt,
der im ganzen einheitlich aus Gummi besteht und sich mittels außen aufliegender,
die Borm von Zylindermantelsegnienten aufweisender, voneinander getrennter Druckstücke
radial zusammendrücken läßt. Ein solcher Stator weist jedoch keine ausreichende
Torsionssteifigkeit auf.
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Zudem ist seine radiale Verformung bei ungleicbmäBiger Druokverteilung
über seine Oberfläcbe ebenfalls ungleichmäßig.
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In dem Bemüben, insbesondere die Torsionssteifigkeit des Stators
zu erhöhen, ist bereits der Vorschlag gemacht worden (deutsche Patentschrift 1 553
199), den Stator mit einem an sich bei nicht nachstellbaren Statoren bekannten anvulkanisierten
Mantel aus Metall zu versehen, der zwecks
Drmöglichung der Nachgiebigkeit
in Umfangsrichtung und damit in radialer Richtung mit achsparalleLen Längsschlitzen
versehen ist.
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Abgesehen davon, daß die Herstellung eines geschlitzten oder in anderer
Weise entsprechend geschwächten IIan-teLs aus Metall bereits verhältnismäßig aufwendig
ist, baben sich solcbe Statoren insbesondere bei Verwendung in LIörtelpumpen für
Putzmaschinen als aniällig erwiesen. Der Statormantel ist hierbei besonders korrodierenden
Einflüssen ausgesetzt. Ein schwerwiegender Nachteil bestebt auch darin, daß die
Statoren in dem rauhen Betrieb auf Baustellen durch Schlag- oder Fallbeanspruchung
besonders Leicht Verformungen und Beschädigungen ausgesetzt sind.
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Infolge des bei Mörtelpumpen hohen Verschkisses ist hier trotz der
Möglichkeit, den Verschleiß durch IDacbsteLlung des Stators bis zu einer gewissen
Grenze auszugleichen, der austausch der verschlissenen Statoren gegen neue erfordersich.
Bei der Lagerung und dem Einbau der Statoren in die Pumpe, der meist durch Aufschlagen
auf den Rotor mittels Hammer erfolgt, kann der Stator, insbesondere dessen Mantel,
erheblichen Beschädigungen ausgesetzt sein.
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Das gleiche gilt für Statoren mit Mänteln aus Kunststoff, wie sie
z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 2 161 116 vorgeschlagen werden. Um den
bier angewandten Mantel aus verhältnismäßig bartem Kunststoff in Umfangsrichtung
stauchbar zu machen, ist dieser innen mit Längsnuten versehen. Trotzdem ist ein
solober Mantel nur sehr
beschränkt stauchbar, da bei den bekannten
verhältnismäßig barten Kunststoffen, soweit bei ionen eine Bindung mit dem gummielastischen
Teil des Stators möglich ist (Eunststoffe der Gattung Polyolefine, wie Polyäthylen,
eignen sich somit weniger), wie bei Polyamid, bei einer Stauchung von etwa 5 ffi
infolge des hohen Elastizitätamoduls die Druckfestigkeit des Werkstoffs bereits
überschritten wird. Hierbei treten um den Umfang des Mantels ungleichmäßig verteilte
Verformungen auf, besonders im Bereich des Schlitzes der zum Zusammendrücken des
Stators dienenden Spannschelle, da hier der Mantel ausbiegen und an anderen Stellen
auch nach innen ausknicken kann. Bei den notwendigerweise ziSmlicb dünnen Wandstärken
von Mänteln aus hartem Kunststoff liegt deren Biege- und Knicksteifigkeit nur niedrig.
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Eine Stauchbarkeit des Mantels, gleichmäßig um den Umfang verteilt,
um etwa 5 ffi bis ggfls. 8 ? ist aber bei Statoren, die, wie im o.a. Anwendungsfall,
einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind, anzustreben.
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Dieses Ziel wird unter Vermeidung der geschilderten flachteile der
bekannten Ausführungen, ausgehend von einem nachstellbaren, aus Gummi oder einem
ähnlichen Elastomer bestehenden Stator für Exzenterscbneckenpumpen mit einem durch
äußere Spannmittel radial zusammedruckbaren Mantel aus härterem Werkstoff als dem
des Stators, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Mantel ebenfalls aus einem
Elastomer
besteht und bei einer Shorehärte A des Stators von etwa 60 bis 70, vorzugsweise
etwa 65, eine Shorehärte A von etwa 90 bis 98, vorzugsweise etwa 95, bei einer Wandstärke
von etwa 10 seines Außendurobmessers aufweist.
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Hierdurch wird folgendes erreicht Infolge des erheblich geringeren
BlastizitätsmoduLs der für den Mantel verwendeten Elastomere läßt sich dieser im
Vergleich zu den harten Kunststoffen ohne weiteres um mebr als den gewünschten Betrag
von etwa 5 % staucben, ohne iE die Druckfestigkeit überschritten wird. Aus dem gleichen
Grunde kann auch die Wand stärke des Mantels gegenüber den bekannten Kunststoffmänteln
vergrößert werden, ohne daß die für das Zusammendrücken des Stators erforderlichen
Kräfte unzulässig hoch sein würden.
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Die Vergrößerung der Wandstarke des Mantels bringt aber den Vorteil
mit sich, daß die örtlicbe Biege- und Knicksteifigkeit des Mantels mit der 2. bzw.
3. Potenz der Wandstärke zunimmt, während die Drucksteifigkeit des Mantels nur proportional
mit der Wandstärke zunimmt. Hierdurch ist eine gleichmäßige Stauchung des Mantels
auf seinem Umfang gewährleistet, selbst wenn von der Spannschelle ungleichmäßige
Kräfte ausgeübt werden sollten. Die erforderliche Torsionssteifigkeit des Stators
bleibt trotz des gegenüber den härteren Kunststoffen verhältnismäßig weicben Mantelwerkstoffs
infolge der größeren Wandstärke erhalten.
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Weitere Vorteile der zrtindung liegen darin, daß der Stator praktisch
völlig unempfindlich gegen mecbnisc'ue Besobadigungen ist, da sein Mantel infoLge
der hohen eLastischen Nachgiebigkeit nicht brechen oder reißen oder bleibend verformt
werden kann.
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Gegenüber Mänteln aus Metall besteht keine Korrosionsanfälligkeit.
Auch die Beseitigung verschlissener Statoren bereitet keine Probleme, da sie obne
metallischen Abfall z.B. verbrannt oder der Wiederverwertung als Robstoff zugeführt
werden können.
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Als Mantelwerkstoff im Sinne der Erfindung eignen sich solche mit
dem inneren Stataserkstoff verbindbaren Elastomere, deren Elastizitätsmodul im Vergleich
zu den harteren Kunststoifen derart niedrig ist, daß die bei einer Stauchung um
etwa 5 bis 8 ja auStretenden Druckspannungen deutlich unter der Druckfestigkeit
oes ELastomers liegen.
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Vorzugsweise besteht der Mantel aus dem gleichen Grundwerkstoff wie
das Statorinnere, ist jedoch mit solchen Zusätzen versehen und/oder derart, z.B.
thermisch, behandelt, daß seine Shorehärte größer ist als die des Statorinneren.
Hierbei treten die geringsten Schwierigkeiten bei der Bindung und auch bei der Abfallverwertung
auf.
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Als Grundwerkstoff eignet sich vorzugsweise natürlicher oder synthetischer
Gummi, aber auch andere Elastomere, wie z.B. der auf Polyesterbasis hergestellte
und unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung "Hytrel" vertriebene
Werkstoff.
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Ist der Grundwerkstoff beispielsweise Gummi, so kann der ManteL zusammen
mit dem Statorinneren in der gleichen Vulkanisationsform zum fertigen Stator ausvultcanisiert
werden, nachdem der Nantelwerkstoff mit den zur größeren Härte erforderlichen Zusatzstoffen
versehen ist.
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Die bierfur benötigten Rezepturen sind aus der Technik der Gummiverarbeitung
bekannt.
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Bei dieser Art der Herstellung dringt der Zusatzstoff in einer gewissen
Tiefe vom Mantel in das Statorinnere ein, so daß sich im Bereich der Grenzschicht
zwischen diesen ein stetiger Übergang der Härte einstellen kann, was für die Bindung
vorteilhaft ist.
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Es ist zweckmäßig, den Mantel vor dem Einbringen des Statorwerstoffs
teilweise zu vulkanisieren, so daß er teilplastisch bleibt, aber schon so fest,
daß beim Einspritzen des Werkstoffs der Statorinneren der Werkstoff des Mantels
nicht örtlich verdrängt wird. Der Mantel muß dabei nacb der Teilvulkanisation etwa
seine Endform aufweisen.
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Es ist auch möglich, den Mantel zu seiner Endform auszuvulkanisieren,
mit dem Werkstoff des Statorinneren auszukleiden und diesen zusammen mit dem Mantel
dem Vulkanisiervorgang zu unterwerfen, wobei der Umstand, daß hierbei der Mantel
nochmals der Vulkanisationstemperatur ausgesetzt wird, dessen gummielastiscben Eigenschaften
nicht zu beeinträchtigen braucht. Es ist hierbei zweckmäßig, entsprechend einem
bei der Runderneuerung von Babrzeugreifen
gebräuchlichen Verfahren
die Innenseite des Mantels leicht anzurauhen und mit einem Eaftvermittler zu verseben,
um den eingebrachten Werkstoff des Statorinneren zur sicheren Bindung mit dem bereits
ausvulkanisierten Mantel zu bringen.
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Da bei Anwendung eines zuvor ausvulkanisierten Mantels die Schwindung
des gesamten Stators bei der Fertigvulkanisation geringer ist als bei Anwendung
eines nicht oder nur teilweise vulkanisierten Stators, kann praktisch mit den gleichen
Formwerkzeugen, insbesondere Kernen für die Innenkontur des Stators, gearbeitet
werden, wie sie auch bei der Herstellung von Statoren mit einem anvulkanisierten
StahlWanteL eingesetzt werden.
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Bei Anwendung eines nicht oder nur teilweise vulkanisierten Mantels
dagegen kann die Gesamtschwindung des Stators bei der Vulkanisation größer ausfallen,
was zwar eine gewisse Vergrößerung der Maße der Formwerkzeuge erfordert, aber die
im Stator verbleibenden Scbwindspannungen verringert, womit die Kerbempfindlichkeit
in der Versohleißzone des Stators ebenfalls verringert wird.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung
erläutert.
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Bs zeigt: .
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Fig. 1 einen Längssohnitt in Teilansicht durch die Achse eines Stators
mit Spannscbelle Fig. 2 einen Querschnitt rechtwinklig zur Achse des Stators mit
Spannsebelle.
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In dem Mantel 1 des Stators ist dessen Innenteil 2, das einen durch
die Kontur einer zweigängigen Schnecke begrenzten, zur Aufnahme eines eingängigen
Rotors dienenden, Hohlraum 3 aufweist. Das Innenteil 2 besteht aus einem bei solchen
Statoren üblichen Gummi mit einer Shorebärte A von etwa 65. Der Mantel 1, dessen
Wandstärke etwa 10 ß seines Außendurchmessers beträgt, besteht aus einem Gummi mit
einer Sborehärte A von etwa 95 und ist mit dem Innenteil 2 festhaftend verbunden.
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Durcb die Spannschelle 5 läßt sich der Statordurchmesser und damit
die lichte Weite des Hohlraumes 3 zum Ausgleich des Verschleißes verringern. Bei
dem erfindungsgemäßen Stator mit gummielastischem Mantel 1 läßt sich ohne ungleichmäßige
Verformung um den Umfang herum leicht eine Verringerung des Durchmessers des Stators
um 5 % und mebr erreichen, so daß sich die Lebensdauer des Stators erheblich verlängern
läßt.
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Die Spannschelle 5 erstreckt sich zweckmäßigerweise über die ganze
Länge des Stators, wobei sie jedoch an den Enden gegenüber den Stirnflächen 6 des
Stators um ein kleines Stück 7 zurüoksteben sollte, damit gegenüber den zugeordneten
Gehäuseflächen, zwischen die der Stator eingespannt wird, eine ausreichende Dichtwirkung
erzielt wird.
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Es können selbstverständlich an den Stirnflächen auch andere Maßnahmen
zur Abdichtung, z.B. in Nuten eingebettete O-Ringe, getroffen werden.