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Excenters chraubenpumpe Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß
auf eine Excenterschraubenpumpe mit einzahnigem, im Querschnitt kreisrundem Rotor
und zweizahnigem Stator, wobei der Rotor ein Basisteil aus Stahl aufweist welches
über eine Kardangelenkanordnung an eine Antriebs welle angeschlossen ist - Eine
derartige Excenterschraubenpumpe besitzt einen schraubenwendelförmig ausgebildeten
Rotor, welcher sich in einem innen ebenfalls schraubenwende11-örrttigen Stator dreht
Dabei sind die Steigungen die Durchmesser der Festkreise und deren Mittelpunktsabschnitte
in allen Querschnitten durch die
Elemente konstant. Der einzahnige
Rotor befindet sich in jedem Querschnitt und in jedem Augenblick in Berührung mit
dem Stator.
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Andererseits sind die Querschnitte der beiden Elemente so aneinandergereiht,
daß zwei schraubenwendelförmige Verzahnungen entstehen.
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Bei den (aus der Praxis) bekannten, gattungsgemäßen Excenterschraubenpumpen
besitzt der Rotor nicht nur ein aus Stahl bestehendes Basisteil, vielmehr sind Basisteil
und das angeschlossene schraubenwendelförmige Element spanabhebend aus Stahl gefertigt,
und zwar einstückig. Der Stator besteht, bis auf das umgebende Gehäuse, aus Gummi
oder Kunststoff oder besitzt eine solche Manschette. - Nachteilig ist bei den bekannten
Ausführungsformen nicht nur, daß der insgesamt aus Stahl bestehende Rotor in sehr
aufwendiger Weise, zumeist aus korrosionsfesten Edelstählen, gefertigt werden muß.
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Nacdeilig ist vielmehr außerdem, daß Fördermenge und Wirkungsgrad
durch die Tatsache beschränkt sind, daß der Rotor in der beschriebenen Weise insgesamt
aus Stahl aufgebaut ist: Tatsächlich ist die Fördermenge einer gattungsgemäßen Exanterschraubenpumpe
proportional dem Produkt aus Durchmesser des kreisrunden Querschnittes des einzahigen
Rotors, Radius des Kreises, der sich bei der Draufsicht der zylindrischen Schraubenlinie
ergibt, auf der alle Querschnitte des einzahnigen Rotors aufgereiht sind, Steigung
der Schraubenlinie des Stators und Umdrehungszahl. Der Radius des Kreises, der sich
bei der Draufsicht der zylindrischen Schraubenlinie ergibt, auf der alle Querschnitte
des einzahnigen Rotors aufgereiht sind, ist dabei gleichsam ein Maß für die Excentrizität,
die den gattungsgemäßen Excenterschraubenpumpen ihren Namen gegeben hat. Bei vorgegebener
Umdrehungszahl lassen sich diese Excentrizität und der Durchmesser des kreisrunden
Querschnittsprofils des einzahnigen Rotors nicht beliebig vergrößern, ohne daß alsbald
die auftretenden Zentrifugalkräfte dieser Vergrößerung eine Grenze setzen. Umgekehrt
läßt sich bei vorgegebener Excentrizität und vorgegebenem Durchmesser
des
kreisrunden Querschnittsprofils des einzahnigen Rotors die Umdrehungszahl wegen
der mit der Winkelgeschwindigkeit quadratisch wachsenden Zentrifugalkraft nicht
beliebig erhöhen.
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Hinzu kommt, daß infolge der Fertigungstoleranzen des schraubenwendelförmigen
Teils des ganz aus Stahl bestehenden Rotors ein beachtlicher Unterschied zwischen
der theoretischen Fördermenge und der wirklichen Fördermenge besteht, der ohne zu
großen Aufwand nicht beliebig klein gemacht werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Excenterschraubenpumpe
zu schaffen, bei der der Wirkungsgrad beachtlich verbessert und, bei sonst im wesentlichen
gleicher Baugröße, eine beachtliche Vergrößerung der Fördermenge erreichbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer gattungsgemäßen
Excenterschraubenpumpe. Die Erfindung besteht darin, an das Basisteil des Rotors
eine über die Rotorlänge erstreckte Stahlseele anzuschließen, deren Durchmesser
klein ist im Verhältnis zum Durchmesser des Querschnitts des kreisrunden Rotors,
und auf die Stahlseele einen die Stahlseele zur vollständigen Rotorform ergänzenden
Rotormantel aus Gummi oder Kunststoff aufzusetzen.
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Dabei ist nach bevorzugter Ausführungsform die Stahlseele ihrerseits
als einzahnige Schraubenwendel geformt, deren Mittellinie der des einzahnigen Rotors
folgt, wobei die Stahlseele ihrerseits dynamisch ausgeglichen ist. Das bedeutet
in fertigungstechnischer Hinsicht keinen besonderen Aufwand, weil es auf hohe Präzision
der Schraubenwendelform dieser Stahlseele ebensowenig ankommt wie auf hohe Oberflächenqualität.
Wo zu hohe Umdrehungszahlen nicht verwirklicht werden, kann die Stahlseele aber
auch ihrerseits gerade geführt sein.
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Bei einer erfindungsgemäßen Excenterschraubenpumpe besteht der Stator
(bis auf ein äußeres Statorgehäuse) wie bisher aus Gummi oder aus Kunststoff oder
er ist mit einer solchen Manschette versehen. Als Werkstoff für den Rohrmantel eignen
sich die verschiedensten Kunststoffe und außerdem Gummi. Regelmäßig wird man die
Shorhärte des Rohrmantels größer wählen als die des Stators, jedoch kommt man zu
befriedegenden Ergebnissen auch bei gleicher Shorhärte von Rotormantel und Stator
und kann ausnahmsweise sogar der Rotormantel weicher eingestellt sein als der Stator.
Besonders bewährt hat es sich, den Rotormantel aus Niederdruckpolyäthylen aufzubauen.
Die Verbindung zwischen Stahlseele und Rotormantel kann auf verschiedene Weise geschehen.
Im allgemeinen wird der Rotormantel auf die Stahlseele aufgeschoben. Er wird adhäsiv
oder formschlüssig mit der Stahl seele vereinigt. Regelmäßig ist zusätzlich eine
Kopfmutter vorgesehen. Arbeitt man mit formschlüssiger Verbindung, so wird man der
Stahlseele einerseits, der entsprechenden Bohrung im Rotormantel andererseits Querschnittsformen
verleihen, die den Formschluß bewirken, beispielsweise Rechteckform, Dreieckform
od. dgl..
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Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen
Excenterschraubenpumpe der Rotor nicht mehr in aufwendiger Weise spanabhebender
Stahl zu formen ist. Er besteht vielmehr in bezug auf die funktionell wesentlichen
und fertigungstechnisch aufwendigen Teile, nämlich in bezug auf die einzahnige Schraubenwendel,
aus Gummi oder aus Kunststoff. Lediglich leicht zu fertigende Elemente, nämlich
das Basisteil und die daran angeschlossene Stahlseele sind aus Stahl gefertigt.
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Dabei kann die Stahlseele einen sehr kleinen Durchmesser im Verhältnis
zum Durchmesser des Querschnittes des kreisrunden Rotors aufweisen. Die Erfindung
bringt jedoch nicht nur fertigungstechnische
Vorteile. Wegen des
geringen spezifischen Gewichtes von Gummi und Kunststoff kann bei vorgegebenen geometrischen
Verhältnissen (insbesondere bei vorgegebenem Durchmesser des kreisrunden Querschnittsprofils
des einzahnigen Rotors und bei vorgegebener Excentrizität im Sinne der obigen Definition)
mit einer beachtlich erhöhten Drehzahl gearbeitet werden, was die Fördermenge ebenso
beachtlich verbessert. Umgekehrt können bei vorgegebener Drehzahl der Durchmesser
des kreisrunden Querschnittsprofils der einzahnigen Schnecke oder die Excentrizität
vergrößert werden, was ebenfalls die Fördermenge verbessert. Von besonderem Vorteil
ist die Tatsache, daß der einzahnige Rotor einer erfindungsgemäßen Excenterschraubenpumpe
ohne weiteres mit einem geringen Übermaß gefertigt werden kann, was im Ergebnis
dazu fühlt, daß in der erfindungsgemäßen Excenterschraubenpumpe die theoretische
Fördermenge mit der wirklichen Fördermenge praktisch übereinstimmt. weil die verschiedenen
Hohlräume in der Excenterschraubenpumpe dicht zueinander abgeschlossen sind oder
kein Fördermedium von einem der Räume in einen anderen überströmen kann. Das bringt
eine beachtliche Verbesserung des Wirkungsgrades. Das beschriebee Übermaß bedingt
überraschenderweise keinen vorzeitigen Verschleiß. Tatsächlich ist die Walkarbeit
in einer erfindungsgemäßen Excenterschraubepumpe, bei der Rotor und Stator aus elastisch
verformbarem Material bestehen, beachtlich kleiner als in einer bekannten Excenterschraubenpumpe,
bei der der Rotor insgesamt aus Stahl gefertigt ist.
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Darüber hinaus ist unter Verzicht auf hochwertige Edelstähle der Rotor
gleichsam von selbst korrosionsfest.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 einen
Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Excenterschraubenpumpe, Fig. 2 in gegenüber
der Fig. 1 vergrößertem Maßstab den einzahnigen Rotor aus dem Gegenstand nach Fig.
1, Fig. 3 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 2 und Fig.
4- eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 2.
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Die in den Figuren dargestellte Excenterschraubenpumpe besitzt einen
einzahnigen, im Querschnitt kreisrunden Rotor 1 und einen zweizahnigen Stator 2,
Der Rotor 1 ist mit einem Basisteil 3 aus Stahl versehen, welches über eine Kardangelenkanordnung
4 an eine Antriebswelle 5 angeschlossen ist. Der Stator 2 besteht, bis auf das Statorgehäuse
6, aus Gummi oder Kunststoff.
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Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Figuren 2 und
3 entnimmt man, daß an das Basisteil 3 des Rotors 1 eine über die Rotorlänge erstreckte
Stahlseele 7 angeschlossen ist, deren Durchmesser klein ist im Verhältnis zum Durchmesser
des Querschnittes des kreisrunden Rotors 1. Auf die Stahlseele 7 ist ein die Stahlseele
7 zur vollständigen Rotorform ergänzender Rotormantel 8 aus Gummi oder Kunststoff
aufgesetzt. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 ist die Stahlseele 7 ihrerseits
gerade geführt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Anordnung so getroffen,
daß die Stahlseele 7 ihrerseits als einzahnige Schraubenwendel geformt ist, deren
Mittellinie der des einzahnigen Rotors 1 folgt, wobei diese Stahlseele 7 ihrerseits
dynamisch ausgeglichen ist, wie es an sich für einen Rotor üblich ist. Der Rotormantel
8 möge im Ausführungsbeispiel
aus Niederdruckpolyäthylen bestehen,
und zwar aus Niederdruckpolyäthylen, welches unter dem Handelsnamen RCH 1000 der
Ruhrchemie in Holten bekannt ist. Jedenfalls ist der Rotormantel 8 auf die Stahlseele
7 in den AusführunFbeispielen mittels Formschluß aufgesetzt. Im übrigen ist er auf
der Stahlseele 7 mittels Kopfmutter 9 oder dergleichen befestigt. Der Rotormantel
8 kann auf die Stahlseele 7 aufgeschoben werden oder um die Stahlseele 7 als Kern
geformt sein. Bedeutungsvoll, wenn auch in den Figuren aus Maßstabsgründen nicht
erkennbar ist die Tatsache, daß der kreisrunde Querschnitt des Rotors 1 gegenüber
der entsprechenden Schraubenwendel im zweizahnigen Stator 2 ein geringes Übermaß
aufweist, welches alle Toleranzprobleme beseitigt. Der Rotormantel 8 ist beispielsweise
im Wege des Spritzgießens aus Kunststoff geformt.
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L e e r s e i t e