EP1338796B1 - Exzenterschneckenpumpe - Google Patents
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- EP1338796B1 EP1338796B1 EP03002763A EP03002763A EP1338796B1 EP 1338796 B1 EP1338796 B1 EP 1338796B1 EP 03002763 A EP03002763 A EP 03002763A EP 03002763 A EP03002763 A EP 03002763A EP 1338796 B1 EP1338796 B1 EP 1338796B1
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- screw
- rotor
- progressive cavity
- pump according
- flexible shaft
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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
- F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
- F04C13/001—Pumps for particular liquids
-
- 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
Definitions
- the invention relates to an eccentric screw pump, consisting of a pump part with a tubular pump housing, with a Statorausdire with a corresponding two-or multi-start screw shaped pump cavity, with a charging housing and with a drive and with a helical rotor, by means of a flexible shaft with a Drive shaft is connected and the flexible shaft is connected at its two ends via rigid coupling elements with the rotor and the drive shaft.
- Such a pump construction is known from EP 0 657 649 B1.
- the flexible shaft used there has a large radial distance from the inlet housing.
- the flexible shaft is here by a screw connection to the drive shaft and a coupling which transmits the torque via a pin connected to the rotor head.
- the pin is covered by a sleeve slid onto the rotor head.
- the product supplied to the inlet housing passes into the rotor / stator area solely from the introduced pressure and the suction power of the pump.
- an eccentric screw pump shows, in which a rigid connecting shaft between a helical rotor and a drive shaft is arranged. On the drive-side end of the connecting shaft sits a drive sleeve that holds a flying screw auger and rotate. The auger receives a certain smoothness and inherent stability in that it is constantly supported on the inner wall of the inlet housing.
- the invention is based on the knowledge that it is necessary with increasing viscosity of the product to be conveyed to create an additional conveying effect in the feed housing of the pump.
- an additional one Screw conveyor known in connection with the use of flexible shafts.
- the invention also addresses the problem of unnecessary weight loading with a corresponding stability of the screw conveyor. So it has surprisingly been found that the screw conveyor can be shaped depending on the size with very thin and narrow material when the material is under a certain bias. This bias is expressed in the clamping path of the screw, which corresponds to 0.05 to 0.5 times the rotor diameter.
- the bias is applied to the screw conveyor by positively deforming the screw by a value corresponding to the aforementioned tolerance range. This deformation is done by a mechanical stretching of the screw conveyor.
- the screw conveyor is fixedly attached to one side of the flexible shaft or the coupling element located on this side on one of its sides and attached to the opposite side of the flexible shaft after spreading.
- the screw conveyor can also be imposed a negative bias by the auger experiences a compression.
- the value by which the screw conveyor is compressed is within the same tolerance range as with the positive preload. Due to the bias of the auger of the screw body remains dimensionally stable during the rotational movement, while the bending rod is deformed or twisted in accordance with the eccentricity generated by the rotor.
- the weight savings resulting from the material savings for the screw conveyor has a positive effect on the wear reduction of all rotating parts and the related parts noticeable.
- the compound of the screw conveyor with the flexible shaft and / or the drive shaft is apparent.
- the screw conveyor which is provided for example on both sides with a welded ring, either by means of screws positive or positive connections received.
- the pump shown in Fig. 1 consists of a pump part 10, a charging housing 12 and a housing 14, in or on which a seal 16 and a bearing 18 are attached or housed.
- a stator 20 is composed of a tubular pump housing 22 and a stator liner 24. The stator is clamped between two flanges 26, 26 'by screws 28, 28'.
- the stator liner 24 has a two-flighted helical pump cavity 30.
- a flange 26 is provided with a connecting piece 32.
- a coupling element 38 ensures the rigid connection to the flexible shaft 40. Coaxial with the bending rod 40 extends over the entire length of a screw conveyor 42 which has a radial distance both to the flexible shaft 40 and to the inside of the conveyor housing.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, bestehend aus einem Pumpenteil mit einem rohrförmigen Pumpengehäuse, mit einer Statorauskleidung mit einem entsprechend einer zwei- oder mehrgängigen Schnecke geformten Pumpenhohlraum, mit einem Beschickungsgehäuse und mit einem Antrieb und mit einem schneckenförmigen Rotor, der mittels einer biegsamen Welle mit einer Antriebswelle verbunden ist und die biegsame Welle an ihren beiden Enden über starre Kupplungselemente mit dem Rotor und der Antriebswelle verbunden ist.
- Ein derartiger Pumpenaufbau ist bekannt aus der EP 0 657 649 B1. Die dort eingesetzte biegsame Welle besitzt einen großen radialen Abstand zum Einlassgehäuse. Die biegsame Welle ist hier durch eine Schraubenverbindung mit der Antriebswelle und über eine Kupplung, die das Drehmoment über einen Stift überträgt, mit dem Rotorkopf verbunden. Der Stift wird von einer auf den Rotorkopf aufschiebbaren Muffe abgedeckt. Das dem Einlassgehäuse zugeführte Produkt gelangt allein vom eingeleiteten Druck und der Saugleistung der Pumpe in den Rotor-/Statorbereich.
- Aus der DE 15 53 201 A1 geht eine Exzenterschneckenpumpe hervor, bei der eine starre Verbindungswelle zwischen einem schneckenförmigen Rotor und einer Antriebswelle angeordnet ist. Auf dem antriebsseitigen Ende der Verbindungswelle sitzt eine Antriebshülse, die eine fliegend gelagerte Förderschnecke hält und rotieren lässt. Die Förderschnecke erhält eine gewisse Laufruhe und Eigenstabilität dadurch, dass sie sich ständig an der Innenwand am Einlassgehäuse abstützt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe mit einer biegsamen Welle bezüglich des Produkteinzugs zu verbessern.
- Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte erfinderische Weiterbildungen sind den Merkmalen der jeweiligen Unteransprüche zu entnehmen.
- Die Erfindung geht von der Kenntnis aus, dass es bei steigender Viskosität des zu fördernden Produkts notwendig wird, im Beschickungsgehäuse der Pumpe eine zusätzliche Förderwirkung zu schaffen. Bisher ist im Zusammenhang mit dem Einsatz von biegsamen Wellen keine Zwangsförderung durch eine zusätzliche Förderschnecke bekannt. Die Erfindung nimmt sich jedoch auch dem Problem der unnötigen Gewichtsbelastung bei einer entsprechender Stabilität der Förderschnecke an. So hat man überraschenderweise erkannt, dass die Förderschnecke je nach Baugrösse mit sehr dünnem und schmalen Material geformt sein kann, wenn das Material unter einer gewissen Vorspannung steht. Diese Vorspannung drückt sich im Spannweg der Förderschnecke aus, der dem 0,05- bis 0,5fachem des Rotordurchmessers entspricht. Die Vorspannung wird auf die Förderschnecke aufgebracht, in dem man die Schnecke um einen Wert entsprechend dem vorgenannten Toleranzbereich positiv verformt. Diese Verformung geschieht durch eine mechanische Streckung der Förderschnecke. Dazu wird die Förderschnecke an einer ihrer Seiten fest an einer Seite der biegsamen Welle bzw. dem an dieser Seite befindlichen Kupplungselement angebracht und nach erfolgter Spreizung an der Gegenseite der biegsamen Welle befestigt.
- Entsprechend einer weiteren erfindungsgemässen Ausführung der Erfindung kann der Förderschnecke auch eine negative Vorspannung auferlegt werden, indem die Förderschnecke eine Stauchung erfährt. Der Wert, um den die Förderschnecke gestaucht wird, liegt im gleichen Toleranzbereich wie bei der positiven Vorspannung. Aufgrund der Vorspannung der Förderschnecke bleibt der Schneckenkörper während der Drehbewegung formstabil, während der Biegestab entsprechend der vom Rotor erzeugten Exzentrizität verformt bzw. verwunden wird. Die Gewichtsersparnis, die sich aus der Materialeinsparung für die Förderschnecke ergibt, macht sich positiv auf die Verschleissreduzierung aller rotierender Teile und der damit in Verbindung stehenden Teile bemerkbar.
- Aus einer weiteren erfindungsgemässen Weiterbildung der Erfindung geht die Verbindung der Förderschnecke mit der biegsamen Welle und/oder der Antriebswelle hervor. So kann die Förderschnecke, die beispielweise an beiden Seiten mit einem angeschweissten Ring versehen ist, entweder mittels Stellschrauben kraft- oder formschlüssige Verbindungen eingehen.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist.
Es zeigt: - Fig. 1:
einen Längsschnitt einer Exzenterschneckenpumpe. - Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe besteht aus einem Pumpenteil 10, einem Beschickungsgehäuse 12 und einem Gehäuse 14, in oder an dem eine Dichtung 16 und eine Lagerung 18 an- oder untergebracht sind. Ein Stator 20 setzt sich aus einem rohrförmigen Pumpengehäuse 22 und einer Statorauskleidung 24 zusammen. Der Stator wird zwischen zwei Flanschen 26, 26' durch Schrauben 28, 28' verspannt. Die Statorauskleidung 24 verfügt über einen zweigängigen schneckenförmigen Pumpenhohlraum 30.
- Am druckseitigen Ende des Stators 20 ist ein Flansch 26 mit einem Anschlußstutzen 32 versehen. Am saugseitigen Ende des Rotors 34, der mit seinem Rotorkopf 36 bis in ein Beschickungsgehäuse 12 hineinragt, stellt ein Kupplungselement 38 die starre Verbindung zur biegsamen Welle 40 sicher. Koaxial zum Biegestab 40 erstreckt sich über dessen gesamte Länge eine Förderschnecke 42, die sowohl zur biegsamen Welle 40 wie auch zur Innenseite des Fördergehäuses einen radialen Abstand aufweist. Mit den beiden an jedem Ende der Förderschnecke 42 festgeschweissten scheibenförmigen Ringelementen 44, 44' geht die Schnecke über die Kupplungselemente 38, 48 eine drehfeste Verbindung mit der biegsamen Welle 40 ein, wozu die Ringelemente 44, 44' mit Schrauben 46, 46' versehen sind. Diese Schrauben 46, 46' bilden eine kraft- oder auch formschlüssige Verbindung mit den Kupplungselementen 38, 48.
- Das Kupplungselement 48 ist rohrförmig ausgebildet und nimmt in seinem Hohlraum ein Spannelement 50 auf, durch welches das Kupplungselement 48 mit der biegsamen Welle drehfest verbunden ist. Produkt gelangt in das Beschickungsgehäuse 12 über einen Fülltrichter 52. Das Material der Förderschnecke ist im Ausführungsbeispiel aus Flachmaterial ausgebildet, wobei hierzu bei Bedarf auch Rundmaterial verwendet werden kann. Ebenso können für unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Materialien, wie unterschiedliche Stähle zum Einsatz kommen. Die positive Vorspannung drückt sich im Spannweg der Förderschnecke aus, der dem 0,05 bis 0,5fachen des Rotordurchmessers entspricht, bei Rotoren mit einem Durchmesser von 15 - 180 mm.
Claims (7)
- Exzenterschneckenpumpe bestehend aus- einem Pumpenteil (10)- mit einem rohrförmigen Pumpengehäuse (22) mit einer Statorauskleidung (24) mit einem entsprechend einer zwei- oder mehrgängigen Schnecke geformten Pumpenhohlraum (30)- mit einem Beschickungsgehäuse (12)- mit einem Antrieb- mit einem schneckenförmigen Rotor (34), der mittels einer biegsamen Welle (40) mit einer Antriebswelle (54) verbunden ist- die biegsame Welle (40) an ihren beiden Enden über starre Kupplungselemente (38, 48) mit dem Rotor (34) und der Antriebswelle (54) verbunden ist.dadurch gekennzeichnet,
dass die biegsame Welle (40) von einer koaxial angeordneten Förderschnecke (42) umgeben ist, die unter einer positiven Vorspannung in Form einer Streckung oder unter einer negativen Vorspannung in Form einer Stauchung steht. - Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spannweg der Förderschnecke (42) das 0,05 bis 0,5fache des Rotordurchmessers beträgt. - Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Förderschnecke (42) mindestens an einem Ende ein Ringelement (44,44') aufweist. - Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die biegsame Welle (40) mindestens an einem Ende ein steifes Kupplungselement (38, 48) aufweist, auf dem das Ringelement (44, 44') befestigt ist. - Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Förderschnecke (42) formschlüssig mit dem Rotor (34) und/oder der Antriebswelle (54) verbunden ist. - Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Förderschnecke (42) kraft- oder reibschlüssig mit dem Rotor (34) und/oder der Antriebswelle (54) verbunden ist. - Exzenterschneckenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Förderschnecke (42) aus einem Flachmaterial ist.
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