DE3442977C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderschnecke für eine Schnec­ kenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Förderschnecke ist in der US-PS 31 39 035 beschrieben.

Bei ihr nimmt der Durchmesser der kreisförmigen Querschnitts­ fläche vom einen Schneckenende zum anderen hin ab. Darüber hinaus offenbart die US-PS 31 39 035 einen aus elastisch nachgiebigem Material gefertigten Stator, der mit dieser Förderschnecke zusammenarbeitet, wobei der Anpreßdruck des aus elastischem Material gefertigten Stators an der Förderschnecke durch Druckbeaufschlagung eines im Stator ausgebildeten wendelförmigen Druckmittelkanales variiert werden kann.

In der DE-OS 27 36 590 ist ferner eine Exzenterschnecken­ pumpe mit konischer Förderschnecke beschrieben, bei welcher die Außenkontur der Förderschnecke nach Art eines Kegels von einem Schneckenende zum anderen Schneckenende hin ab­ nimmt. Durch diese konische Außenkontur der Förderschnecke wird einerseits eine einfache Nachstellung des Anpreßdruc­ kes zwischen Förderschnecke und Stator durch axiales Nach­ stellen der Förderschnecke ermöglicht. Durch die spezielle Anpassung der Konizität von Förderschnecke und Stator wird ferner erreicht, daß die Achse der Förderschnecke beim Drehen derselben auf einer Kegelfläche umläuft, so daß die Förderschnecke in einem Pendellager gelagert wer­ den kann.

Die Förderschnecken, wie sie in der US-PS 31 39 035 und der DE-OS 27 36 590 beschrieben sind, müssen genauso wie herkömmliche Förderschnecken mit zylindrischer Kontur unter Verwendung einer zweiteiligen Gießform hergestellt werden. Auch bei hoher Sorgfalt ist es nicht möglich, die beiden Formhälften exakt ohne Versatz zusammenzusetzen. Auch können die beiden Formhälften beim Gießvorgang selbst an der Trennebene etwas auseinandergedrückt werden. Man erhält so insgesamt Förderschnecken mit nicht exakt kreis­ förmigem Querschnitt und mit Graten an der Trennebene zwischen den beiden Formhälften. Diese Fehler müssen bis­ her durch mechanische Nachbearbeitung der gegossenen För­ derschnecke ausgeräumt werden. Diese Nachbearbeitung er­ fordert zuvor ein Weichglühen des Gußstückes, da zum För­ dern abrasiver Materialien bestimmte Förderschnecken aus Gußeisen hoher Härte hergestellt werden müssen.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine gattungsge­ mäße Schnecke so ausgebildet werden, daß sie ohne wesent­ liche mechanische Nachbearbeitung der Mantelfläche durch Gießen hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Förder­ schnecke gemäß Anspruch 1.

Bei der erfindungsgemäßen Förderschnecken-Geometrie kann man eine einteilige Gießform verwenden. Zu deren Herstellung wird das Formmaterial, in der Regel Formsand, beim Einfül­ len und Verdichten im Formkasten von allen Seiten gleich­ mäßig gegen ein Schneckenmodell gedrückt, welches genauso wie die Förderschnecke selbst vom einen zum anderen Schnec­ kenende hin abnehmenden Durchmesser seiner kreisförmigen Querschnittsfläche aufweist, wobei die Linie, auf der sich der Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittsfläche be­ wegt, eine Zylinderwendellinie ist. Ein derartiges Schnec­ kenmodell läßt sich aus dem Formmaterial herausschrauben, wobei die Wandfläche des Schneckenmodelles nach dem ersten Drehen an allen Stellen gleichermaßen von der Innenfläche des Formhohlraumes freikommt. Beim weiteren Herausschrauben des Schneckenmodelles aus dem Formmaterial wird der Abstand zwischen Schneckenmodell und Formfläche rasch größer, so daß das Schneckenmodell ohne Gefahr einer Beschädigung der Formfläche dem Formmaterial entnommen werden kann. Man er­ zeugt so in der Gießform einen Form-Hohlraum mit sehr gut glatter Umfangswand, die in Umfangsrichtung vollständig durchgehend und stoßfrei ist.

Die Gießform kann auch nicht durch das flüssige Gußeisen aufgeweitet werden. Auf diese Weise erhält man insgesamt eine exakt maßhaltig gegossene Förderschnecke mit glatter, gratfreier Außenfläche, die keiner mechanischen Nacharbei­ tung mit Ausnahme des Verputzens (Abschleifen von Steiger und Anguß) bedarf.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer Gießform für eine erfindungsgemäße Förderschnecke, wie sie im Anspruch 6 angegeben ist, ist sichergestellt, daß das Herausdrehen des Schneckenmodelles aus dem Formmaterial zwangsläufig so er­ folgt, daß beim Herausdrehen keine unerwünschte Verformung der Wand des Form-Hohlraumes erfolgt.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist im Hinblick auf ein synchrones Herausdrehen einer Mehrzahl von Schneckenmodellen aus dem Formmaterial einer Vielfach- Gießform von Vorteil.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch die Hauptteile einer Schneckenpumpe;

Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch einen dem Ein­ laß benachbarten Abschnitt der Förderschnecke der in Fig. 1 gezeigten Pumpe;

Fig. 3 einen transversalen Schnitt durch einen dem Aus­ laß der Pumpe benachbarten Abschnitt der Förder­ schnecke der Pumpe nach Fig. 1;

Fig. 4 eine seitliche, teilweise axial geschnittene An­ sicht einer horizontal geteilten Gießform für eine Mehrzahl von Förderschnecken;

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Gießform nach Fig. 4; und

Fig. 6 eine seitliche, teilweise axial geschnittene An­ sicht einer Vorrichtung zum Herstellen des mittle­ ren Teiles der Gießform nach Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen aus elastischem Gummimaterial gefertig­ ten Stator 1 einer Schneckenpumpe. Der Stator 1 hat zwei in Umfangsrichtung um 180° gegeneinander versetzte Rippen 2, 3, welche auf seiner Innenfläche ausgebildet sind und die dop­ pelte Ganghöhe aufweisen wie eine wendelförmige Förderschnec­ ke 4, die im Inneren des Stators untergebracht ist, wobei einzelne Abschnitte der Förderschnecke 4 das Material des Stators in unterschiedlichem Ausmaße zusammendrücken, je nachdem welche Winkelstellung die Förderschnecke 4 bezüglich des Stators 1 einnimmt. So sind in Fig. 1 Abschnitte der Rippen 2, 3, die gerade von der Förderschnecke 4 weit in radialer Richtung nach außen gedrückt sind, gestrichelt bei 5 und 6 wiedergegeben.

Die Förderschnecke 4 hat einen für eine drehschlüssige Ver­ bindung mit einer nicht gezeigten Antriebswelle vorberei­ teten Antriebskopf 7, und ein den Stator 1 aufnehmendes me­ tallisches Außengehäuse ist mit 8 bezeichnet.

Zwischen dem Stator 1 und der Förderschnecke 4 liegen somit Arbeitsräume 9, welche bei Drehung der Förderschnecke 4 in Fig. 1 von links nach rechts laufen und hierbei ein zu för­ derndes Gut wie Mörtel oder Beton unter niederem Druck an­ saugen und mit einem Druck von in der Praxis etwa 10 atm abgeben. Die Bewegungsrichtung des geförderten Gutes ist in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Schnitte durch die Förderschnecke 4, welche durch die fluchtenden Stellen von Fig. 1 gelegt sind. Mit Q ist die Querschnittsfläche, mit M deren Mittel­ punkt, mit E die Umlaufbahn des Mittelpunktes M um die Pum­ penachse und mit L der lichte Querschnitt, den die Quer­ schnittsfläche Q beim Umlaufen auf dem Kreis E erfüllt, be­ zeichnet.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, hat sich die Umlaufbahn E zum in Fig. 1 rechts gelegenen Ende der Förderschnecke 4 hin nicht geändert, während der Durchmesser der Querschnitts­ fläche Q und der vom Förderschneckenquerschnitt überstriche­ nen lichten Fläche L um etwa 1/15 der Länge der Förder­ schnecke 4 abgenommen hat.

Die Querschnittsabnahme in Schneckenlängsrichtung ist durch gestrichelt eingezeichnete Tangenten an die Querschnitts­ flächen Q der Fig. 2 und 3 angedeutet.

Entsprechend der Verminderung der Fläche L verengt sich auch der lichte Querschnitt des Stators 1. Anders gesagt: Die Höhe der Rippen 2, 3 nimmt in Fig. 1 von links nach rechts ent­ sprechend zu.

Bei einer einsatzbereiten Schneckenpumpe sind auf die Stirn­ flächen des Stators 1 hier nicht näher gezeigte Kopfteile aufgesetzt, welche mit einem Ansaugstutzen bzw. einem Ab­ gabestutzen für das geförderte Gut versehen sind.

Die Förderschnecke 4 wird in den Stator 1 in Fig. 1 von links aus eingesetzt, so daß aufgrund der kegelförmigen Ge­ stalt der lichten Außenkontur der Förderschnecke 4 bzw. der Innenkontur des Stators 1 dieses Einsetzen mit geringerer Kraft möglich ist als bei Förderschnecken und Statoren mit exakt zylindrischer Außenkontur bzw. Innenkontur.

Die in Fig. 4 wiedergegebene Gießform hat ein mittleres Formteil 10, ein unteres Formteil 12 sowie ein oberes Form­ teil 14.

Im mittleren Formteil 10 ist ein zentraler Angießkanal 16 vorgesehen, von welchem unten eine Mehrzahl radialer Ver­ teilerkanäle 18 ausgehen. Die Verteilerkanäle 18 münden in das untere Ende einer Mehrzahl vertikaler wendelförmiger Form-Hohlräume 20.

In dem unteren Formteil 12 sind Kerne 22 vorgesehen, die zum Angießen von Antriebs-Sechskantabschnitten an die Pum­ penschnecken dienen.

Im oberen Formteil 14 ist ein Angießtrichter 24 vorgesehen, welcher mit dem Angießkanal 16 fluchtet, und eine Mehrzahl von Steiger-Trichtern 26 ist über den Form-Hohlräumen 20 vor­ gesehen.

Fig. 3 zeigt teilweise axial geschnitten eine Vorrichtung zur Herstellung des einstückigen mittleren Formteiles 10.

Auf einer Bodenplatte 28 ruht ein Formkasten 30. Auf die Bodenplatte 28 ist ein Sternmodell 32 aufgesetzt, welches die Verteilerkanäle 18 und den untersten Abschnitt des An­ gießkanales 16 formt. Zur Bildung des Angießkanales 16 ist im übrigen ein zentrales Gießkanalmodell 34 vorgesehen.

Eine Vielzahl von Schneckenmodellen 36 ist in Umfangsrich­ tung unter gleichem Winkelabstand verteilt vorgesehen. Die Form der Schneckenmodelle 36 entspricht der Form der ge­ wünschten Pumpenschnecken. Die untere Stirnfläche der Schneckenmodelle 32 ist plan und sitzt auf der Bodenplatte 28 auf. Die obere Stirnfläche der Schneckenmodelle 32 ist ebenfalls plan und fluchtet mit der durch den oberen Rand des Formkastens 30 vorgegebenen Ebene, wie dies auch die obere Stirnfläche des Gießkanalmodelles 34 tut.

An jedem der Schneckenmodelle 32 ist koaxial zur Schnecken­ achse eine Gewindestange 38 befestigt, deren Durchmesser kleiner ist als der Kerndurchmesser des Schneckenmodelles 32, so daß das Formmaterial 40 glatt an die Stirnfläche des Schneckenmodelles 32 herangestrichen werden kann.

Die Gewindestange 38 hat exakt die gleiche Steigung wie das Schneckenmodell 36 und läuft in einer komplementären Gewin­ debohrung eines rahmenfesten Trägers 42. Der Träger 42 ist fest an einem herabhängenden Ständer 44 angebracht, der seinerseits in nicht näher gezeigter Art und Weise an einem Maschinenrahmen befestigt ist. Der Abstand zwischen der Un­ terseite des Ständers 44 und der Oberkante des Formkastens 30 ist größer als die Axialabmessung des Schneckenmodelles 32, so daß letzteres vollständig durch Drehen der Gewinde­ stange 38 aus dem Formkasten herausgezogen werden kann.

Zum Drehen der Gewindestange 38 ist an die letztere eine Antriebsstange 48 angeformt, welche mit einer axialen An­ triebsnut versehen ist. Die Antriebsstange 48 erstreckt sich im Gleitspiel durch die zentrale Bohrung einer Antriebshülse 50, wobei in der zentralen Bohrung der letzteren eine Feder (nicht gezeigt) vorgesehen ist, die mit der Nut der An­ triebsstange 48 zusammenarbeitet.

Die Antriebshülse 50 ist auf ihrer Umfangsfläche mit einem Zahnkranz 52 versehen, über welchen eine Antriebskette 54 ebenso läuft, wie über die Zahnkränze 52 der den anderen Schneckenmodellen zugeordneten Antriebshülsen.

Die Antriebshülsen 50 sind in oberen Trägern 56 gelagert, die sternförmig vom Ständer 44 weglaufen und an diesem be­ festigt sind.

Die Länge der Antriebsstange 48 und der Abstand der oberen Träger 56 von den unteren Trägern 42 ist wiederum größer als die Axialabmessung der Schneckenmodelle 36. Durch diese Beabstandung der Träger 42 und 56 ist zugleich eine Dreh­ lagerung der Schneckenmodelle 36 an voneinander entfernten Stellen gewährleistet, so daß die Schneckenmodelle 36 beim Herausdrehen aus dem Formmaterial 40 nicht verkanten.

Zum Herstellen einer Gießform wird zunächst der leere Form­ kasten 30 bei hochgefahrenen Schneckenmodellen 36 auf die Bodenplatte 28 geschoben. Dann werden das Sternmodell 32 und hierauf das Gießkanalmodell 34 zentriert auf die Boden­ platte 28 gesetzt und anschließend die Schneckenmodelle 36 durch Erregen eines auf die Antriebskette 54 arbeitenden Motors synchron abgesenkt, bis ihre Stirnflächen an der Oberseite der Bodenplatte 28 anliegen. Anschließend wird das Formmaterial in den Formkasten 30 eingebracht, dort ver­ teilt und verdichtet sowie ggf. ausgehärtet. Als Formmate­ rial kommen heißaushärtende bzw. kaltaushärtende Sande so­ wie üblicher Grünsand in Frage.

Anschließend wird der auf die Antriebskette 54 arbeitende Antriebsmotor im Sinne eines Herausdrehens der Schnecken­ modelle 36 in Gang gesetzt, und die Schneckenmodelle 36 dre­ hen sich dann durch den von ihnen selbst geformten Form-Hohl­ raum 20 heraus, ohne dessen Wände zu beschädigen. Hierzu können die Schneckenmodelle 36 auf ihrer Außenfläche zusätz­ lich mit einem Trennmittel oder Gleitmittel versehen sein. Auch kann ein unterer Abschnitt der Schneckenmodelle 36 leicht kegelförmig ausgebildet sein, d.h., die außenliegen­ den Bereiche der Schneckenwendel sind durch eine Kegelfläche begrenzt, deren Spitze weit unterhalb der Bodenplatte 28 liegt und deren Öffnungswinkel klein ist.

Nach dem Herausdrehen der Schneckenmodelle 36 werden Boden­ platte und Formkasten 30 weggefahren, der Formkasten 30 wird auf eine seiner Seitenflächen gestellt und die Bodenplatte 28 entfernt. Hernach werden das Sternmodell 32 und das Gießkanal­ modell 34 entfernt, und das so erhaltene mittlere Formteil 10 wird auf das getrennt hergestellte untere Formteil 12 aufge­ setzt. Anschließend wird auf das mittlere Formteil 10 noch das obere Formteil 14 aufgesetzt, und die Gießform ist nun bereit zum Gießen. Durch den Gießkanal 16 wird nun das flüs­ sige Schneckenmaterial eingegossen, welches über die stern­ förmig angeordneten Verteilerkanäle 18 zu den einzelnen Form­ hohlräumen 20 gelangt und dort nach oben bis in den Steiger- Trichter 26 ansteigt. Als Schneckenmaterial kann z.B. ein Gußeisenmaterial mit 20% Cr und 2,8% C verwendet werden, welches härtbar ist, oder auch ein Gußeisenmaterial mit 20% Cr und 3,1% C, welches naturhart ist.

Nach dem Erstarren des Schneckenmateriales wird das Gußstück aus der Gießform herausgearbeitet und zur Fertigstellung der einzelnen Pumpenschnecken wird der Steiger und der Anguß mit einer Schleifscheibe entfernt. Eine weitergehende mecha­ nische Bearbeitung insbesondere der kompliziert gekrümmten Außenfläche der Pumpenschnecke ist nicht notwendig.

Claims (6)

1. Förderschnecke für eine Schneckenpumpe, bei welcher die Scheitel der Mantelfläche von einem Schneckenende zum anderen hin zunehmend kleineren Abstand von der Schnecken­ achse haben und der Durchmesser der kreisförmigen Quer­ schnittsfläche vom einen Schneckenende zum anderen Schneckenende hin abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie, auf der sich der Mittelpunkt (M) der kreisförmigen Querschnittsfläche (Q) bewegt, eine Zylinderwendellinie ist.

2. Förderschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme des Querschnittshalbmessers vom einen zum anderen Ende weniger als 1/10 der Schneckenlänge, vorzugsweise etwa 1/30 der Schneckenlänge beträgt.

3. Vorrichtung zur Herstellung einer Gießform für eine Förderschnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an einem in einen Formkasten (30) einführbaren Schneckenmodell (36) eine Gewindestange (38) angebracht ist, deren Steigung der Schneckensteigung entspricht; daß die Gewindestange (38) in einer rahmenfesten Gewinde­ bohrung gleicher Steigung läuft; und daß auf der Gewinde­ stange (38) Antriebsmittel (48) zum Verdrehen der Gewinde­ stange (38) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel durch eine mit einer Längsnut versehene Antriebsstange (48) gebildet sind, welche axial verschiebbar in einer Antriebshülse (50) geführt ist, die eine mit der Längsnut der Antriebsstange zusammenar­ beitende Feder aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Herstellung einer Mehrfach-Gießform, mit einer Mehrzahl von Schnecken­ modellen und zugeordneten Antriebsstangen sowie Antriebs­ hülsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebshülsen (50) jeweils einen Zahnkranz (52) aufweisen und eine gemein­ same Antriebskette (54) über die verschiedenen Zahnkränze (52) läuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel Antriebsstäbe aufweisen, welche über Kardangelenke mit der Gewindestange bzw. dem Abtrieb eines Antriebsmotors verbunden sind.