EP0764783B1 - Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

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EP0764783B1
EP0764783B1 EP96113275A EP96113275A EP0764783B1 EP 0764783 B1 EP0764783 B1 EP 0764783B1 EP 96113275 A EP96113275 A EP 96113275A EP 96113275 A EP96113275 A EP 96113275A EP 0764783 B1 EP0764783 B1 EP 0764783B1
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EP
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pump according
protruding parts
rotor
pump
approximately
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Sebastian Jäger
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Artemis Kautschuk und Kunststoff Technik GmbH
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Artemis Kautschuk und Kunststoff Technik GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1073—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member is stationary while the other member rotates and orbits
    • F04C2/1075—Construction of the stationary member

Definitions

  • the invention relates to an eccentric screw pump one made of a practically rigid material, especially steel manufactured rotor driven by an electric motor and a stator with an elastomer lining.
  • the maximum achievable delivery pressure is with these pumps by the effects of the sealing lines between the rotor and the elastomer lining.
  • the hardness of the elastomer lining and its preload significant with respect to the rotor and it it is understood that under these conditions none geometrically accurate sealing lines, but narrow sealing surfaces arise.
  • this fact means that of the rotor drives or the intended ones Corresponding requirements are to be met by electric motors.
  • high static friction values are required overcome and countered larger breakaway torques become. Also arise at the start of pump operation unfavorable sliding friction values.
  • the invention has for its object to pump the input to train the type mentioned so that when starting the Pump result in more favorable coefficients of friction and breakaway torques and accordingly smaller for this initial operation Drive powers are sufficient.
  • the one facing the rotor i.e. the active one Surface of the elastomer lining of the stator has a fine structure special quality. It must have small projections have between which there is liquid or suitable areas with pulpy components of the material to be conveyed are located. In a way, this results in a Smear effect which results in a significantly reduced Current consumption leads and even so-called luminous flux electric motors (with two-pole connection) even for larger ones Operating pressures and pumps enabled.
  • the projecting parts are expediently the Fine structure - in the not yet deformed state - not about even or according to the inner diameter of the lining rounded, but dome-shaped, so a non-linear Indentation characteristics of the fine protrusions to be able to achieve.
  • the between the protruding parts not as recesses wide drainage channels, on the contrary shaped so that the desired lubricant effect is not caused by draining off all or part of the liquid or slurry will be annulled.
  • the main parts of the pump shown in Fig. 1 are the Stator 1, a disc 2 for holding it and a rotor 3 located within the stator 1.
  • the jacket 4 of the stator 1 is a segmented, if necessary Steel pipe, to the inside of a lining 5 made of rubber or rubber-like plastics is attached, which in turn has a pump cavity 6, which in the manner of a two-start high-helix thread is formed and to accommodate the rotor 3 made of steel is used. It has the shape of a catchy high helix thread and has a drive end Coupling piece 7 on that with a corresponding Coupling part of an electric motor as the drive motor of the pump is in operative connection.
  • the eccentricity is with E designated.
  • the pump cavity 6 is dimensioned so narrow that the lining 5 with a bias of about 5 - 10% the outer surface of the rotor 3, so that the desired To achieve delivery pressures for the above-mentioned pumping medium can.
  • FIGS. 3 and 5 one section each e.g. play at 9 of the inner surface 8.
  • the inner structure of a variety small crests 10 formed, the scaly and in rows 11, 12 and 13 are arranged one behind the other, namely in such a way that the individual crests 10 a row around about half a length L of the crests 10 of a row the crests 10 of the adjacent row are offset.
  • Between the crests 10 are depressions 14 which the crests 10 separate.
  • These recesses 14 are so dimensioned and also only zigzag with each other connected that in the recesses 14 during startup the liquid does not collect liquid or pulpy material can easily escape, so to speak the known to the automotive industry, but undesirable there To create aquaplaning effect. It's supposed to slide reached or a smear effect arise.
  • the length L of the tips 10 should be about 2-5, preferably about 3.5 mm, the width b about o.8-1.4, preferably about 1.2 mm be.
  • the height H of the crests 10 is approximately 0.01-0.2 mm.
  • the crests 10 and 15 rows formed preferably at least approximately transverse to Longitudinal central axis of the stator 1 and the Ground plan of the protruding parts approximately oval or can be elliptical, rectangular or slightly trapezoidal.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem aus einem praktisch starren Werkstoff, insb. Stahl gefertigten, von einem Elektromotor angetriebenen Rotor und einem eine Elastomerauskleidung aufweisenden Stator.
Aus DE 41 11 166 A1 ist eine Exzenterschneckenpumpe dieser Art bekannt, wobei die Auskleidung dieser Pumpe mit elastischer Vorspannung auf den starren Rotor einwirken kann.
Bei diesen Pumpen ist der maximal erzielbare Förderdruck durch die Wirkungen der Dichtlinien zwischen dem Rotor und der Elastomerauskleidung bestimmt. In diesem Zusammenhang sind die Härte der Elastomerauskleidung und deren Vorspannung in Bezug auf den Rotor von erheblicher Bedeutung, und es versteht sich, dass unter diesen Vorausetzungen keine geometrisch genauen Dichtlinien, sondern schmale Dichtflächen entstehen. Dieser Tatbestand hat allerdings zur Folge, dass von den Rotorantrieben bzw. den dazu vorgesehenen Elektromotoren entsprechende Forderungen zu erfüllen sind. Gerade beim Anfahren der Pumpen müssen hohe Haftreibungswerte überwunden und grösseren Losbrechmomenten entgegengetreten werden. Auch ergeben sich zu Beginn des Pumpenbetriebes ungünstige Gleitreibungswerte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Pumpen der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass sich beim Anfahren der Pumpe günstigere Reibwerte und Losbrechmomente ergeben und demgemäss für diesen Anfangsbetrieb kleinere Antriebsleistungen ausreichend sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss zur Verminderung des Einschaltstromstosses des Elektromotors bei einer Vorspannung der Elastomerauskleidung von etwa 5 - 15 % zumindest ein grosser Teil, vorzugsweise aber die gesamte mit dem Rotor in Berührung kommende Fläche der Elastomerauskleidung zur Aufnahme flüssiger oder breiiger Anteile des Fördergutes zwischen vorspringenden Teilen einer Feinstruktur in dieser Fläche ausgebildet.
Demgemäss erhält die dem Rotor zugekehrte, also die aktive Fläche der Elastomerauskleidung des Stators eine Feinstruktur besonderer Beschaffenheit. Sie muss kleine Vorsprünge aufweisen, zwischen denen sich zur Aufnahme flüssiger oder breiiger Bestandteile des Fördergutes geeignete Räume befinden. Dadurch ergibt sich gewissermassen ein Schmiereffekt, der zu einer wesentlich verringerten Stromaufnahme führt und sogar sog Lichtstromelektromotore (mit zweipoligem Anschluss) selbst für grössere Betriebsdrücke und Pumpen ermöglicht.
Zweckmässsigerweise sind die vorspringenden Teile der Feinstruktur - im noch nicht verformten Zustand - nicht etwa eben bzw. dem Innendurchmesser der Auskleidung entsprechend gerundet, sondern kuppenförmig gestaltet, um so eine nichtlineare Eindrückungscharakteristik der feinen Vorsprünge erreichen zu können. Darüber hinaus sind die zwischen den vorspringenden Teilen befindlichen Vertiefungen nicht als breite Abflusskanäle, sondern im Gegenteil so geformt, dass der angestrebte Schmiermitteleffekt nicht durch Abfliessen der Flüssigkeit bzw. des Breies ganz oder teilweise aufgehoben wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen :
  • Fig. 1 einen Längsschnitt durch den antriebsseitigen Teil einer Exzenterschneckenpumpe zum Fördern von Putz, Mörtel und Estrich und anderen in der Bautechnik benötigten Medien,
  • Fig. 2 den Rotor und den Stator für die Pumpe gemäss Fig.1 in einer Stirnansicht,
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Abschnitt der aktiven Innenfläche der Elastomerauskleidung des Stators für die Pumpe gemäss Fig. 1,
  • Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV von Fig. 3,
  • Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Draufsicht, jedoch in abgewandelter Ausführung und
  • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie V - V von Fig. 5.
    • Die in Fig. 1 dargestellten Hauptteile der Pumpe sind der Stator 1, eine Scheibe 2 zu dessen Halterung und ein innerhalb des Stators 1 befindlicher Rotor 3.
    Der Mantel 4 des Stators 1 ist ein ggfs. segmentiertes Stahlrohr, an das innen eine Auskleidung 5 aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen angehaftet ist, die ihrerseits einen Pumpenhohlraum 6 aufweist, der nach Art eines zweigängigen Steilgewindes geformt ist und zur Aufnahme des aus Stahl gefertigten Rotors 3 dient. Er hat die Gestalt eines eingängigen Steilgewindes und weist antriebsseitig ein Kupplungsstück 7 auf, das mit einem entsprechenden Kupplungsteil eines Elektromotors als Antriebsmotor der Pumpe in Wirkverbindung steht. Die Exzentrizität ist mit E bezeichnet.
    Im Übrigen ist der Pumpenhohlraum 6 derart eng bemessen, dass die Auskleidung 5 mit einer Vorspannung von etwa 5 - 10% an der Aussenfläche des Rotors 3 anliegt, um so die gwünschten Förderdrücke für das oben erwähnte Fördermedium erreichen zu können.
    Die den Pumpenhohlraum 6 begrenzende, mit dem Rotor 3 in Berührung kommende Innenfläche 8 ist aufgrund der Erfindung in besonderer Weise feinstrukturiert, wie dies gemäss Fig. 3 - 6 vorgesehen sein kann. Erwähnt sei, dass die Fig. 3 und 5 je einen Abschnitt z.B. bei 9 der Innenfläche 8 wiedergeben.
    Gemäss Fig. 3 und 4 wird die Innenstruktur von einer Vielzahl kleiner Kuppen 10 gebildet, die schuppenartig und in Reihen 11, 12 und 13 hintereinanderliegend angeordnet sind, und zwar in der Weise, dass die einzelnen Kuppen 10 einer Reihe um etwa eine halbe Länge L der Kuppen 10 einer Reihe gegenüber den Kuppen 10 der benachbarten Reihe versetzt sind. Zwischen den Kuppen 10 befinden sich Vertiefungen 14, die die Kuppen 10 voneinander trennen. Diese Vertiefungen 14 sind aber so bemessen und zudem nur so zickzackförmig untereinander verbunden, dass das sich in den Vertiefungen 14 beim Anlauf der Üumpe sammelndes flüssiges oder breiiges Fördergut nicht ohne weiteres entweichen kann, um so gewissermassen die aus dem Automobilbetrieb her bekannte, dort aber unerwünschte Aquaplaning-Wirkung entstehen zu lassen. Es soll ein Gleiten erreicht bzw. ein Schmiereffekt entstehen.
    Die Länge L der Kuppen 10 soll etwa 2 - 5, vorzugsweise etwa 3,5 mm, die Breite b etwa o.8 - 1,4, vorzugsweise etwa 1,2 mm betragen. Die Höhe H der Kuppen 10 beträgt etwa 0.01 - 0.2 mm.
    Bei der Ausführung gemäss Fig. 5, 6 sind ebenfalls Kuppen 15 vorgesehen, jedoch gehen hier - im Gegensatz zu Fig. 3 und 4 - die Kuppen 15 nicht ineinander über, vielmehr sind hier kleine Abstände bei 16 vorgesehen. Bei dieser Ausführung sind zwar von den Abständen 16 gebildete Kanäle 17, 18 vorgesehen, jedoch verlaufen diese Kanäle 17, 18 durch ihre Schrägstellung und die Versetzung der Kuppen 15 zueinander so, dass auch hier ein Abfluss der sich in den Kanälen 17, 18 ansammelnden Medien weitgehend unterbunden wird. Im übrigen ist die Ausführung gemäss Fig. 5 und 6 für besonders zähflüssige Fördermedien und/oder weichere Auskleidungen 5 und/oder höhere Pressungen zwischen dem Rotor 3 und der Auskleidung 5 bestimmt. Diese Umstände erfordern grössere Verformungen der Feinstruktur, die von dem dargestellten Strukturbild besser erfüllt werden. Die Kanäle 17, 18 werden beim Betrieb somit in ihrer Breite verringert, jedoch bleiben sie unter Betriebsbedingungen bestehen, wenn auch in schmaler Form.
    Es sei noch erwähnt, dass die von den Kuppen 10 und 15 gebildeten Reihen vorzugsweise zumindest etwa quer zur Längsmittelachse des Stators 1 verlaufen sollen und die Grundrissgestalt der vorspringenden Teile in etwa oval bzw. elliptisch, rechteckig oder leicht trapezförmig sein kann.

    Claims (15)

    1. Exzenterschneckenpumpe mit einem aus einem praktisch starren Werkstoff gefertigten, von einem Elektromotor getriebenen Rotor (3) und einem eine Elastomerauskleidung (5) aufweisenden Stator (1), dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung des Einschaltstromstoßes des Elektromotors bei einer Vorspannung der Elastomerauskleidung (5) von etwa 5 - 15% gegenüber dem Rotor (3) zumindest ein großer Teil, vorzugsweise aber die gesamte mit dem Rotor in Berührung kommende Fläche (8) der Elastomerauskleidung (5) zur Aufnahme flüssiger oder breiiger Anteile des Fördergutes zwischen vorspringenden Teilen (10, 15) einer Feinstruktur in dieser Fläche ausgebildet ist.
    2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Teile (10, 15) Kuppen sind.
    3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstruktur in der Ansicht nach Art ineinandergeschachtelter Schuppen ausgebildet ist.
    4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Teile (10) in Reihen (11, 12, 13) hintereinander liegend angeordnet und benachbarte Teile (10) benachbarter Reihen gegeneinander versetzt sind.
    5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz etwa der halben Länge der vorspringenden Teile (10) entspricht.
    6. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppen (10) ineinander übergehen.
    7. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppen (15) im Abstand voneinander angeordnet und die elastische Verformbarkeit der Kuppen (15) derart groß sind, daß im Betriebszustand der Pumpe die durch den gegenseitigen Abstand bedingten Kanäle (17, 18) in ihrer Breite wesentlich verringerbar sind.
    8. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Teile (10, 15) in Reihen hintereinander angeordnet sind und ihre Erstreckungen in Richtung der Reihen wesentlich größer ist als die Erstreckung quer hierzu.
    9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Teile im wesentlichen einen ovalen, rechteckigen oder leicht trapezförmigen Grundriß aufweisen.
    10. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Teile (10, 15) derart gestaltet und verformbar sind, daß beim Betrieb der Pumpe im verformten Zustand dieser Teile zwischen ihnen Räume zur Aufnahme des Fördermittels verbleiben.
    11. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der vorspringenden Teile etwa 2 - 5 mm vorzugsweise etwa 3,5 mm und die Breite etwa 0,8 - 1,4 mm, vorzugsweise etwa 1,2 mm beträgt.
    12. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) der vorspringenden Teile (10, 15) etwa 0,01 bis 0,2 mm beträgt.
    13. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Antrieb ein Lichtstrommotor ist.
    14. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die vorspringenden Teile im wesentlichen quer zur Längsachse des Stators (1) bzw. zur Rotationsachse des Rotors (3) erstrecken.
    15. Die Verwendung der Pumpe nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüchen zur Förderung von Putz, Mörtel, Estrich oder ähnlichen in der Bautechnik benutzten Fördermedien.
    EP96113275A 1995-09-19 1996-08-20 Exzenterschneckenpumpe Revoked EP0764783B1 (de)

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    DE19534774A DE19534774A1 (de) 1995-09-19 1995-09-19 Exzenterschneckenpumpe
    DE19534774 1995-09-19

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    Publication Number Publication Date
    EP0764783A1 EP0764783A1 (de) 1997-03-26
    EP0764783B1 true EP0764783B1 (de) 2001-02-28

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    EP96113275A Revoked EP0764783B1 (de) 1995-09-19 1996-08-20 Exzenterschneckenpumpe

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    AT (1) ATE199437T1 (de)
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