DE4442060C1 - Exzenterschneckenpumpe, insbesondere zum Fördern von Medien mit hoher Viskosität oder hohem Feststoffgehalt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei den meisten bekannten Exzenterschneckenpumpen dieser Gattung (DE-OS 12 77 819, DE-OS 15 53 201, DE-OS 15 57 211, DE-OS 16 78 472, DE-OS 19 63 681 und DE-GM 69 16 941) ist die Förderschnecke rings um eine Kuppelstange angeordnet, die an einem ihrer beiden Enden mit dem Rotor und an dem anderen Ende mit einer ortsfest gelager­ ten Antriebswelle verbunden ist, wobei entweder diese beiden Verbindungen gelenkig sind oder die Kuppelstange insgesamt bieg­ sam ist. Eine solche Kuppelstange führt im Betrieb taumelnde Bewegungen aus, bei der ihre Längsachse Erzeugende einer gedach­ ten Kegelmantelfläche ist. Bei einigen dieser bekannten Exzenter­ schneckenpumpen (z. B. DE-GM 69 16 941) ist die Förderschnecke mit der Kuppelstange fest verbunden, so daß sie an deren taumelnden Bewegungen teilnimmt. In anderen Fällen (z. B. DE-OS 16 78 472) ist die Förderschnecke auf einem Rohr befestigt, das gleichachsig mit der Antriebswelle ortsfest gelagert ist, und durch das sich die Kuppelstange hindurch erstreckt. Ferner ist eine gattungsge­ mäße Exzenterschneckenpumpe bekannt (DE-GM 71 03 501), bei der die Förderschnecke am von der Kuppelstange entfernten Ende des Rotors befestigt ist. In all diesen Fällen ist die Förderschnecke unterhalb eines Beschickungstrichters angeordnet, durch den das zu fördernde Medium zugeführt wird.

Es ist aber auch eine gattungsgemäße Exzenterschneckenpumpe zum Trennen vom Feststoffen und Flüssigkeiten bekannt (DE-OS 16 36 302) bei der die Förderschnecke und der sie aufnehmende Stauraum auf der Druckseite des Rotors und Stators angeordnet sind. In diesem Fall hat die Förderschnecke die Aufgabe, die vom Rotor geförderten Trockenstoffe weiter zu transportieren.

Bei der Anordnung der Förderschnecke in bezug auf den Rotor ist im Stand der Technik eine Regel nicht erkennbar. In den meisten Fällen (z. B. DE-OS 16 78 472 und DE-OS 19 63 681) endet die Förderschnecke vor einem Gelenk, das die Kuppelstange mit dem Rotor verbindet. Es sind aber auch Anordnungen bekannt (z. B. DE-OS 15 53 201), bei denen die Förderschnecke ungefähr in derselben zur Rotorachse normalen Ebene endet, in welcher der Rotor beginnt. Dadurch soll das zu fördernde Medium offensicht­ lich gehindert werden, sich rings um die Verbindungsstelle zwischen der Kuppelstange und dem Rotor, unmittelbar vor dem Eintritt in die Statorkammer, zu stauen. Dennoch ist der mit einer Förderschnecke erzielbare Gewinn an Förderleistung bei den bekannten gattungsgemäßen Exzenterschneckenpumpen im all­ gemeinen nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Durchsatz einer Exzenterschneckenpumpe der beschriebenen Gattung bei gege­ benen Abmessungen des Rotors und der Förderschnecke zu steigern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Die Erfindung ist vor allem bei solchen gattungsgemäßen Exzen­ terschneckenpumpen von Bedeutung, bei denen die Förderschnecke förderstromaufwärts vom Rotor, also saugseitig, angeordnet ist. In diesem Fall wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung des rotorseitigen Schneckenendes erreicht, daß das Fördergut vom Schneckenende unmittelbar in die Statorkammer hineingedrängt wird, so daß diese weitgehend gefüllt wird. Die eigentliche, aus Stator und Rotor bestehende Exzenterschneckenpumpe arbeitet infolgedessen mit einem besonders hohen Füllungsgrad.

Die Erfindung ist aber auch bei Exzenterschneckenpumpen vorteil­ haft, bei denen eine Schnecke förderstromabwärts vom Rotor, also druckseitig, angeordnet ist. In diesem Fall übernimmt das rotorseitige Ende der Förderschnecke das Fördergut ohne nennens­ werte Verzögerung bei dessen Austritt aus der Statorkammer. Dadurch wird die Statorkammer von Staudruck entlastet, was ebenfalls zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit der eigentlichen, aus Stator und Rotor bestehenden Exzenterschneckenpumpe beiträgt.

Die Erfindung hat sich in erster Linie bei Exzenterschnecken­ pumpen mit zweigängigem Stator und dementsprechend eingängigem Rotor bewährt; die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich aber mit Vorteil auch bei Exzenterschneckenpumpen mit drei- oder mehrgängigen Statorkammern und dementsprechend zwei- oder mehr­ gängigen Rotoren anwenden, wie sie aus den grundlegenden Patenten von Ren´ Joseph Louis Moineau (z. B. DE-PS 6 33 784) bekannt sind.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schema­ tischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe,

Fig. 2 den Querschnitt II-II in Fig. 1 in acht aufeinander­ folgenden Betriebsstellungen und

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden axialen Teilschnitt durch eine andere erfindungsgemäße Exzenterschnecken­ pumpe.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Exzenterschneckenpumpe hat einen Stator 10 üblicher Bauart mit einer Statorkammer 12, die um eine Statorachse 14 zweigängig gewendelt ist und sich an einen Trichter 16 anschließt, der das Einströmen von Förder­ medium in die Startorkammer 12 erleichtert. Der Trichter 16 endet und die Statorkammer 12 beginnt in einer zur Statorachse 14 normalen Bezugsebene 18.

In der Statorkammer 12 ist ein Rotor 20 angeordnet, der an jeder beliebigen Stelle einen kreisförmigen Querschnitt hat; die Mittel­ punkte sämtlicher Querschnitte bilden eine Mittellinie 22, welche um eine zur Statorachse 14 parallele Rotorachse 24 gewendelt ist. Der Rotor 20 ist durch ein Gelenk 26 mit einer Kuppelstange 28 verbunden, die in üblicher und deshalb nicht dargestellter Weise über ein weiteres, im allgemeinen gleiches Gelenk mit einer ortsfest gelagerten Antriebswelle verbunden ist. Die Gelenke 26 können weggelassen werden, wenn die Kuppelstange 28 genügend lang und elastisch ist. In jedem Fall überträgt sich eine Drehung der Antriebswelle über die Kuppelstange 28 derart auf dem Rotor 20, daß er sich um seine eigene Rotorachse 24 dreht und diese als Erzeugende einer gedachten Zylindermantelfläche um die Stator­ achse 14 rotiert; die Zylindermantelfläche ist in Fig. 2 als strichpunktierter Kreis angedeutet.

Der Stator 10 ist an einem förderstromaufwärts von ihm angeord­ neten Gehäuse 30 befestigt, das einen Stauraum 32 umschließt. In diesem Stauraum 32 sind die Kuppelstange 28 und das Gelenk 26 angeordnet, welches im dargestellten Beispiel einen Gelenkbolzen 34 mit zur Bezugsebene 18 paralleler Bolzenachse 36 aufweist. Die Kuppelstange 28 erstreckt sich durch ein Rohr 38 hindurch, das entweder mit der erwähnten Antriebswelle oder mit der Kup­ pelstange 28 starr verbunden ist. Um das Rohr 38 und das darge­ stellte Gelenk 26 herum ist eine Förderschnecke 40 gewendelt, die gemäß Fig. 1 am Rohr 38 befestigt, beispielsweise ange­ schweißt ist und radial außerhalb des Gelenks 26 ein Schnecken­ ende 42 in Form einer radialen, zur Bezugsebene 18 parallelen Kante aufweist.

Die Statorkammer 12 erscheint in der Bezugsebene 18 als Oval mit gemäß Fig. 2 senkrechter Hauptachse; bei Betrachtung des Stators 10 in axialer Richtung vom Stauraum 32 aus ist zusätz­ lich zu diesem Oval der genannte Trichter 16 erkennbar. In diesem Oval bewegt sich der kreisförmige Querschnitt des Rotors 20 in der Bezugsebene 18 im Laufe einer vollen Rotorumdrehung erst abwärts und dann wieder aufwärts. Die erste in Fig. 2 abge­ bildete Stellung bei dem Drehwinkel 0° ist eine obere Randstel­ lung, in der sich der Rotor 20 an die obere, halbkreisförmige Rundung des Ovals anschmiegt, so daß unterhalb des dargestellten Rotorquerschnitts eine ungeteilte Förderquerschnittsfläche 44 frei bleibt. In dieser Rotorstellung erstreckt sich das Schnecken­ ende 42 senkrecht nach unten, so daß seine Projektion in die Bezugsebene 18 in der Mitte der freien Förderquerschnittsfläche 44 erscheint. Diese bevorzugte Anordnung ist in Fig. 2 mit dicken Linien gezeichnet; sie ist gegen die Nullstellung des Rotors 20 um einen Winkel a versetzt, der vorzugsweise 180° beträgt. Bei Varianten der Erfindung kann die Anordnung des Schneckenendes 42, wie mit gestrichelten und strichpunktierten Linien angedeutet, von der bevorzugten Anordnung um einen Winkel b abweichen, der vorzugsweise nicht größer als 45° sein sollte.

Die Förderschnecke 40, also auch das Schneckenende 42, dreht sich mit dem Rotor 20 mit annähernd konstanter Winkelgeschwin­ digkeit. In Fig. 2 sind acht um je 45° gegeneinander versetzte Drehwinkelstellungen des Rotors 20 und Schneckenendes 42 darge­ stellt. Aus diesen Darstellungen ist ersichtlich, daß von der Förderschnecke 40 verdrängtes, über das Schneckenende 42 abströ­ mendes Fördergut größtenteils unmittelbar und nur zum kleineren Teil über den Trichter 16 in die Statorkammer 12 gelangt, so daß es kaum eine Möglichkeit hat, sich im Trichter 16 zu stauen. Infolgedessen arbeitet die Exzenterschneckenpumpe mit besonders hohem Füllungsgrad der Statorkammer 12.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten vor allem dadurch, daß die Förderschnecke 40 unmittelbar am Gehäuse des Gelenks 26 befestigt und sehr viel kürzer ausgeführt ist. Das Gelenk 26 ist in Fig. 3 als Bogenzahngelenk dargestellt. Unabhängig von diesen Unterschieden gilt die Funktionsdarstellung in Fig. 2 auch für das Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 3.

Claims (3)

1. Exzenterschneckenpumpe, insbesondere zum Fördern von Medien mit hoher Viskosität oder hohem Feststoffgehalt, mit

• - einer Statorkammer (12), die von einer zur zentralen Statorachse (14) normalen Bezugsebene (18) aus­ gehend, mindestens zweigängig gewendelt ist,
• - einem Rotor (20); der eine um die Zahl 1 geringere Gangzahl als die Statorkammer (12) aufweist, um eine zur Statorachse (14) parallele Rotorachse (24) gewendelt und exzentrisch um die Statorachse (14) drehantreibbar ist, wobei seine Drehung in der Bezugsebene (18) als Pendeln zwischen Randlagen erscheint, in denen er jeweils eine zusammenhängende Förderquerschnittsfläche (44) der Statorkammer (12) freiläßt,
• - einem Stauraum (32), der mit der Statorkammer (12) in Reihe angeordnet ist, und
• - einer Förderschnecke (40), die mit dem Rotor (20) in Reihe angeordnet ist, gemeinsam mit ihm drehantreibbar ist und ein rotorseitiges Schneckenende (42) aufweist,
  dadurch gekennzeichnet, daß das rotorseitige Schneckenende (42) in bezug auf den Rotor (20) in einer Drehwinkelstellung angeordnet ist, bei der das Schneckenende (42), in die Bezugsebene (18) projiziert, sich jeweils durch die zusammenhängende Förderquer­ schnittsfläche (44) der Statorkammer (12) erstreckt, wenn der Rotor (20) in der Bezugsebene (18) eine seiner Randlagen einnimmt.

2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion des rotorseitigen Schneckenendes (42) in die Bezugsebene (18) in einem Bereich von je 45° beiderseits der gemeinsamen in der Bezugsebene (18) liegenden Normalen der Statorachse (14) und der Rotorachse (24) liegt, wenn der Rotor (20) in der Bezugsebene (18) eine seiner Randlagen einnimmt.

3. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion des rotorseitigen Schneckenendes (42) in die Bezugsebene (18) auf der gemeinsamen Normalen der Stator- und der Rotorachse (14, 24) liegt.