DE4111166C2 - Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Exzenterschneckenpumpe mit einem starren, als eingängige Schnecke ausgebildeten, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Rotor und einem eine gummielastische Auskleidung aufweisenden Stator, dessen den Rotor aufnehmender Raum als zweigängige Schnecke ausgeführt und dessen Auskleidung von einem rohrförmigen Mantel umschlossen ist, der starr, zumindest aber wesentlich härter ausgeführt ist als seine Auskleidung.

Bei diesen Pumpen baut sich der Förderdruck von der Saugseite her bis zum Austritt hin allmählich innerhalb der Förderräume zwischen Rotor und Auskleidung auf. Die Verformbarkeit dieser Auskleidung hat dabei mehrere Vorteile und ergibt z. B. die Möglichkeit, die Auskleidung mit elasti­ scher Vorspannung auf den starren Rotor einwirken zu lassen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die wirksamen Innenabmes­ sungen des Stators von der Saugseite zur Druckseite hin zu verringern, sodaß die auf den Rotor einwirkende Vorspannung entsprechend zunimmt (DE 33 04 751 C2). Auf diese Weise konnte eine Verringerung der für den Antrieb der Pumpe not­ wendigen Leistung erreicht werden, da die Antriebsleistung von der Vorspannung abhängig ist, eine hohe Vorspannung zur Erzielung der Abdichtung zwischen Rotor und Stator jedoch nur dort notwendig ist, wo der Druck hoch ist.

Dennoch ergibt sich ein erheblicher Nachteil dadurch, daß die unterschiedlichen Drücke innerhalb des Stators zu ent­ sprechenden, unterschiedlichen Verformungen der Auskleidung führen. Dies hat zur Folge, daß die eingangs erwähnten Pumpen mit steigendem Förderdruck ein degressives Verhalten im Hinblick auf ihre Förderleistung zeigen.

Aus der DE 40 06 339 C1 ist eine Pumpe der eingangs genann­ ten Art bekannt, deren Mantel auf einem Längenabschnitt an der Druckseite innen mit einem Gewinde versehen ist, während der andere Teil des Mantels zylindrisch glatt ausgebildet ist. Die Windungen des Mantels sind dabei an die schnecken­ förmigen Windungen der Auskleidung angepaßt. Die Auskleidung ist daher im Bereich der Druckseite steifer als im Bereich der Saugseite. Die Herstellung eines Statormantels mit unterschiedlichen Abschnitten ist jedoch relativ aufwendig. Vor allem aber sind die Statoreigenschaften durch eine derartige stufenweise Änderung nur unvollkommen an den Druckverlauf angepaßt, da die Druckzunahme vom Eingang zum Ausgang der Pumpe stetig erfolgt.

Aufgrund der Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Die Pumpe der eingangs genannten Art soll verbessert werden mit dem Ziel, daß die Förderleistung (Förderstrom pro Zeiteinheit) mit steigender Förderhöhe nicht degressiv abfällt und demgemäß zumindest praktisch ein lineares Verhalten zeigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe nimmt erfindungsgemäß die Wand­ stärke der Auskleidung von der Saugseite aus zur Druckseite hin allmählich ab, wobei die Abnahme linear ist. Dabei sollen sich an den Enden im vorgenannten Sinne die Wandstärken verhalten wie etwa 1 : 3 bis 1 : 7, wobei aber vorzugsweise Werte von etwa 1 : 5 gewählt werden sollten.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Eindrückung der Auskleidung bzw. des sie bildenden Gummis in starkem Maße von der Federhöhe, also der Wandstärke der Auskleidung abhängig ist. Unterstellt man eine Härte der Auskleidung von 70 Shore A, so ergibt sich bei einer Druck­ beaufschlagung der Auskleidung von ca. 10 kp/qcm bzw. 10 bar eine Einfederung bzw. Eindrückung der Auskleidung von etwa 10% der Gummihöhe. Da diese Druckverhältnisse jedoch nur druckseitig am Stator wirken und an der Saugseite nur ein Druck von etwa 0.5 bar wirksam ist, erfährt die Auskleidung eine entsprechende, unterschiedliche Eindrückung, die die vorgenannten Abfälle der Förder­ leistung nach sich ziehen. Wird hingegen aufgrund der Erfindung die Wandstärke der Auskleidung entsprechend angepaßt, so ergeben sich mit Vorteil folgende Ver­ hältnisse. Unterstellt wird bei einer Gummihärte von 70 Shore ein Druck von 10 bar an der Druckseite und ein Druck von 0.5 bar an der Saugseite, so kann bei der zwangsläufigen Eindrückung dann druckseitig und saug­ seitig praktisch die gleiche Eindrückung erzielt wer­ den, wenn druckseitig eine Wandstärke gewählt wird, die im Vergleich zur Saugseite wesentlich kleiner ist. Nimmt man so an der Saugseite (Druck etwa 0.5 bar) eine Auskleidung mit einer Wandstärke von etwa 12 mm, so ergibt sich eine Eindrückung von etwa 2% = 0.25 mm. Will man diese Eindrückung auch druckseitig erhalten, so erhält man den Wert von etwa 0.25 mm (etwa 10 bar) dann, wenn (bei der dann entstehenden Eindrückung von etwa 10%) eine Wandstärke von etwa 2.5 mm ausgewählt wird. Die Eindrückung würde in diesem Falle ebenfalls etwa 0.25 mm betragen. Eine Auskleidung von z. B. 12 mm über die gesamte Statorlänge hinweg würde hingegen an der Saugseite eine Eindrückung von etwa 0.24 mm und und an der Druckseite eine Eindrückung von etwa 1,2 mm zur Folge haben. Bedenkt man, daß Statoren für die Auskleidung Wandstärken von 80 mm aufweisen können, so versteht sich, daß erhebliche Unterschiede bezüg­ lich der Eindrückung gegeben sein können, die man aufgrund der Erfindung ausgleichen kann. Dabei versteht es sich, daß die zu ermittelnden Feder- und Eindrückungs­ werte im Versuch ermittelt werden können, um so bei den vorgegebenen Pumpennenndrücken die gewünschten Unterschiede in der Wandstärke ermitteln zu können. Vorzugsweise werden dabei Wandstärkenverhältnisse von etwa 1 : 3 bis 1 : 7 gewählt, wobei ein Mittelwert von etwa 1 : 5 sich als sehr zweckmässig erwiesen hat.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Stator für eine Exzenterschneckenpumpe im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Stator für eine Exzenterschneckenpumpe im Längsschnitt, und zwar für eine abgewandelte Ausführung gegenüber Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 3.

Der Stator hat eine seinen Mantel bildende Hülse 1 aus einem zähharten Werkstoff hoher Härte, für den auch ein ent­ sprechend eingestelltes Elastomer verwendet werden kann. Die Außenfläche 2 der Hülse 1 ist zylindrisch, während sich ihre Innenfläche 3 von der Saugseite 4 des Stators zur Druckseite hin konisch verjüngt, die mit 5 bezeichnet ist. Festhaftend mit der Innenfläche 3 ist eine aus Weichgummi bestehende Auskleidung 6 mit einer Shore- Härte A von etwa 70 vorgesehen, die den zur Aufnahme des Rotor aufweisenden - sein über seine wirksame Länge gleich bleibender Querschnitt ist in Fig. 2 bei 7 dargestellt - Hohlraum 8 aufweist. Dieser hat die Gestalt einer zwei­ gängigen Schraube, während der Rotor die Form einer entsprechenden eingängigen Schraube aufweist. An diesem Rotor liegt die Auskleidung 6 unmittelbar (z. B. auch mit geringer Vorspannung) an, jedoch sind auch Fälle möglich, daß hier ein kleines Spiel gegeben ist.

Die Hülse 1 ist in üblicher Weise in einer oder mehreren, ggfs. verstellbaren Schellen gehalten, die beliebig aus­ geführt und nicht dargestellt sind.

Wichtig ist nun, daß die Auskleidung 6 an der Saugseite 4 der Pumpe eine (mittlere) Wandstärke von etwa 12 mm hat, während die (mittlere) Wandstärke an der Druckseite 5 nur etwa 2.5 mm ist, dabei verringert sich die Wandstärke gleichmäßig über die Länge des Stators. Bei einem Nenndruck von etwa 10 bar erfährt dabei die Auskleidung 6 über ihre gesamte Länge weg eine Eindrückung von etwa 0.24 mm, also einen Wert, dem man bei der Bemessung der Vorspan­ nung der Auskleidung 6 (auf den Rotor einwirkend) oder bei der Bemessung des Rotors Rechnung tragen kann, um so eine möglichst gleichmäßige Förderleistung zu erzie­ len.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 hat die Auskleidung 6 außen bzw. die Innenfläche 9 der Hülse 1 eine dem Hohlraum 8 entsprechende Gestalt, also die Gestaltung eines zweigängigen Gewindes. Dadurch ist es möglich, der Auskleidung 6 über dem Umfang jedes Querschnitts gesehen (vgl. Fig. 4) eine gleichmäßige Wandstärke zu verleihen, jedoch ändert sich auch bei diesem Stator an der Saugseite 4 die Wandstärke S in die Wandstärke s an der Druckseite 5 der Auskleidung, wobei sich diese Stärken verhalten wie etwa 1 : 5, der Bemessung des Stators gemäß Fig. 1 entsprechend. Die gleichmäßige Wandstärke der Auskleidung 6 über den Querschnitt gemäß Fig. 4 gesehen hat eine beson­ ders gute Wirkung im Hinblick auf den Wunsch, die Eindrückbarkeit der Auskleidung 6 gleichmäßig zu gestalten.

Die Ausbildung des Stators gemäß Fig. 3 und 4 kann noch abgewandelt werden, indem die Hülse 1 keine zylindrische Außenfläche 2, sondern eine Außenfläche bekommt, die zur Außenfläche der Auskleidung 6 parallel verläuft. Dadurch erhält die Hülse 1 über ihre gesamte Länge eine bestimmte, gleichmäßige Wandstärke. Daher kann die Hülse 1 auch ein Preß- oder Ziehkörper aus Blechmaterial sein, für das Metall benutzt werden kann.

Es sei erwähnt, daß der Rotor (bei 7) vorzugsweise über seine gesamte Länge von gleichem Querschnitt sein soll und demgemäß die Innenfläche der Auskleidung 6 zu gestalten ist (unter Berücksichtigung einer ggfs. gewollten Ruhevorspannung, einer einfachen Anlage ohne Vorspannung oder eines geringen Spiels).

Claims (7)

1. Exzenterschneckenpumpe mit einem starren, als eingängige Schnecke ausgebildeten, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Rotor und einem eine gummielastische Aus­ kleidung aufweisenden Stator, dessen den Rotor aufnehmender Raum als zweigängige Schnecke ausgeführt und dessen Auskleidung von einem rohrförmigen Mantel umschlossen ist, der starr, zumindest aber wesentlich härter ausgeführt ist als seine Auskleidung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Auskleidung (6) von der Saugseite (4) aus zur Druckseite (5) hin allmählich abnimmt, wobei die Abnahme linear ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wandstärken verhalten wie etwa 1 : 3 bis 1 : 7.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wandstärken verhalten wie 1 : 5.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Auskleidung (6) aufnehmende Mantel (1) bei zylindrischer Außenfläche (2) sich zur Druckseite der Pumpe hin innen konisch verjüngt (Fig. 1).

5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche zwischen dem Mantel (1) nach Art einer zweigängigen Schnecke verläuft und die Auskleidung (6) über ihren Querschnittsumfang (Fig. 4) gesehen von etwa gleicher Wandstärke ist.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Außenfläche des Mantels (1) nach Art einer zweigängigen Schnecke geformt ist und der Mantel über seine Länge hinweg gleichmäßige Wandstärken aufweist.

7. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mantel (1) insg. gesehen der Wandstärkenverminderung der Auskleidung (6) entsprechend konisch zur Druckseite (5) der Pumpe hin verjüngt (innen und außen).