DE4111166C2

DE4111166C2 - Eccentric screw pump

Info

Publication number: DE4111166C2
Application number: DE19914111166
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Bostel
Original assignee: Jaeger Gummi GmbH and Co KG
Current assignee: Jaeger Gummi GmbH and Co KG
Priority date: 1991-04-06
Filing date: 1991-04-06
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2011-04-07
Also published as: DE4111166A1

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.The invention is based on an eccentric screw pump a rigid, designed as a catchy snail, one circular cross-section rotor and a Rubber-elastic lining stator, the Rotor-receiving space designed as a two-flight screw and its lining by a tubular jacket is enclosed, which is rigid, but at least much harder is executed as its lining.

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.With these pumps, the discharge pressure builds up from the Suction side gradually to the outlet within the Delivery spaces between the rotor and lining. The The deformability of this lining has several advantages and gives z. B. the possibility of lining with elasti shear preload to act on the rigid rotor.

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.It has already been suggested effective internal dimensions solutions of the stator from the suction side to the pressure side reduce so that the preload acting on the rotor increases accordingly (DE 33 04 751 C2). In this way could reduce the need for driving the pump agile performance can be achieved because the drive power depends on the preload, a high preload for Achieving the seal between the rotor and stator, however is only necessary where the pressure is high.

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.Nevertheless, there is a considerable disadvantage in that to ent the different pressures within the stator speaking, different deformations of the lining to lead. This has the consequence that the aforementioned Pumps have a degressive behavior with increasing delivery pressure in terms of their funding performance.

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.From DE 40 06 339 C1 is a pump of the beginning ten kind known, the coat on a length section the pressure side is internally threaded, while the other part of the jacket is cylindrically smooth is. The turns of the jacket are snails shaped turns of the lining adapted. The lining is therefore more rigid in the area of the pressure side than in the area the suction side. The production of a stator sheath with different sections is, however, relatively complex. But above all, the stator properties are characterized by a such gradual change only imperfectly Pressure curve adjusted, since the pressure increase from the entrance to the Pump output is steady.

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.Because of the invention, these disadvantages are to be avoided become. The pump of the type mentioned is to be improved with the aim that the delivery rate (flow rate per Unit of time) does not decrease with increasing delivery head drops and accordingly at least practically a linear one Behavior shows.

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. To solve this problem, the wall according to the invention thickness of the lining from the suction side to the pressure side gradually decreases, the decrease being linear. Here should at the ends in the aforementioned sense Wall thicknesses are about 1: 3 to 1: 7, although values of approximately 1: 5 should preferably be selected.

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.The invention is based on the knowledge that the Indentation of the lining or the rubber that forms it in to a large extent from the height of the spring, i.e. the wall thickness of Lining is dependent. Assume a hardness of Lining of 70 Shore A results in one print loading of the lining of approx. 10 kp / qcm or 10 bar a deflection or indentation of the lining of about 10% of the rubber height. However, since these pressure ratios only act on the pressure side of the stator and on the suction side only a pressure of about 0.5 bar is experienced the lining a corresponding, different Indentation that the aforementioned waste of the conveyor result in performance. However, due to the wall thickness of the lining according to the invention adjusted, the following Ver result with advantage ratios. Is assumed with a rubber hardness of 70 shore a pressure of 10 bar on the pressure side and a pressure of 0.5 bar on the suction side inevitable indentation then pressure side and suction on the one hand practically the same impression achieved if a wall thickness is selected on the pressure side, which is much smaller compared to the suction side. If you take this on the suction side (pressure about 0.5 bar) a lining with a wall thickness of about 12 mm, this results in an indentation of approximately 2% = 0.25 mm. If you want to get this impression on the print side, so you get the value of about 0.25 mm (about 10 bar) if (when the impression of about 10%) selected a wall thickness of about 2.5 mm becomes. In this case, the impression would also be about 0.25 mm. A lining of e.g. B. 12 mm would, however, over the entire stator length on the suction side an indentation of about 0.24 mm and and an indentation of about 1.2 mm on the pressure side have as a consequence. Considering that stators for the Lining can have wall thicknesses of 80 mm, it is understood that there are considerable differences Lich given the impression that one can compensate for the invention. It understands themselves that the spring and indentation to be determined values can be determined in the experiment, so the specified nominal pump pressures the desired ones To be able to determine differences in wall thickness. Wall thickness ratios of about 1: 3 to 1: 7, with an average of about 1: 5 has proven to be very useful.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:Further details of the invention will be given the drawing explains in the embodiments of the invention are shown. Show it:

Fig. 1 einen Stator für eine Exzenterschneckenpumpe im Längsschnitt, Fig. 1 shows a stator for an eccentric screw pump in longitudinal section;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. 1,

Fig. 3 einen Stator für eine Exzenterschneckenpumpe im Längsschnitt, und zwar für eine abgewandelte Ausführung gegenüber Fig. 1 und Fig. 3 shows a stator for an eccentric screw pump in longitudinal section, specifically for a modified version compared to Fig. 1 and

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 3. Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of 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. The stator has a sleeve 1 which forms its jacket and is made of a tough, high-hardness material, for which an elastomer set accordingly can be used. The outer surface 2 of the sleeve 1 is cylindrical, while its inner surface 3 tapers conically from the suction side 4 of the stator to the pressure side, which is denoted by 5 . Adherent to the inner surface 3 a made of soft rubber lining 6 is provided with a Shore A hardness of about 70 is provided, which comprising the for accommodating the rotor - be over its effective length constant cross-section is shown in Figure 2 at 7 -. Cavity 8 having. This has the shape of a two-common screw, while the rotor has the shape of a corresponding single-start screw. The lining 6 is in direct contact with this rotor (for example, even with a low pretension), but cases are also possible that there is a small play here.

Die Hülse 1 ist in üblicher Weise in einer oder mehreren, ggfs. verstellbaren Schellen gehalten, die beliebig aus geführt und nicht dargestellt sind.The sleeve 1 is held in the usual way in one or more, possibly adjustable clamps, which are guided out of any and not shown.

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.It is now important that the lining 6 on the suction side 4 of the pump has a (mean) wall thickness of about 12 mm, while the (mean) wall thickness on the pressure side 5 is only about 2.5 mm, the wall thickness decreasing evenly over the length of the stator. At a nominal pressure of about 10 bar, the lining 6 experiences an indentation of about 0.24 mm over its entire length, that is to say a value which can be used when dimensioning the preload of the lining 6 (acting on the rotor) or when dimensioning the Rotors can take into account, in order to achieve the most even possible conveying capacity.

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. In the embodiment according to FIG. 2, the lining 6 on the outside or the inner surface 9 of the sleeve 1 has a shape corresponding to the cavity 8 , that is to say the design of a two-start thread. This makes it possible to give the lining 6 a uniform wall thickness as seen over the circumference of each cross-section (see FIG. 4), but with this stator on the suction side 4 the wall thickness S changes to the wall thickness s on the pressure side 5 of the Lining, these strengths behaving like 1: 5, according to the dimensioning of the stator according to FIG. 1. The uniform wall thickness of the liner 6 seen over the cross section of FIG. 4 has to make a particular DERS good activity in view of the desire, the injectivity of the liner 6 uniformly.

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.The formation of the stator according to Fig. 3 and 4 may be modified even by the sleeve 1 does not receive external cylindrical surface 2, but an outer surface which extends parallel to the outer surface of the lining 6. This gives the sleeve 1 a certain uniform wall thickness over its entire length. Therefore, the sleeve 1 can also be a pressing or drawing body made of sheet metal, for which metal can be used.

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).It should be mentioned that the rotor (at 7 ) should preferably have the same cross-section over its entire length and accordingly the inner surface of the lining 6 is to be designed (taking into account, if desired, a rest bias, a simple system without bias or a slight play) .

Claims

1. eccentric screw pump with a rigid, designed as a single-start screw, a circular cross-section rotor and a rubber-elastic clothing made of stator, the rotor-receiving space is designed as a double-start screw and the lining of which is enclosed by a tubular jacket that is rigid, but at least is much harder than its lining, characterized in that the wall thickness of the lining ( 6 ) gradually decreases from the suction side ( 4 ) to the pressure side ( 5 ), the decrease being linear.

2. Pump according to claim 1, characterized in that itself the wall thicknesses are about 1: 3 to 1: 7.

3. Pump according to claim 2, characterized in that itself the wall thicknesses behave like 1: 5.

4. Pump according to claim 1, characterized in that the lining ( 6 ) receiving jacket ( 1 ) with a cylindrical outer surface ( 2 ) tapers conically towards the pressure side of the pump ( Fig. 1).

5. Pump according to claim 1, characterized in that the separating surface between the casing ( 1 ) extends in the manner of a double-start screw and the lining ( 6 ) over its cross-sectional circumference ( Fig. 4) is of approximately the same wall thickness.

6. Pump according to claim 5, characterized in that the outer surface of the casing ( 1 ) is shaped in the manner of a double-start screw and the casing has uniform wall thicknesses over its length.

7. Pump according to claim 1, characterized in that the jacket ( 1 ) seen overall. The wall thickness reduction of the lining ( 6 ) tapers correspondingly conically towards the pressure side ( 5 ) of the pump (inside and outside).