EP1570180B1 - Schraubenspindelpumpe - Google Patents

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EP1570180B1
EP1570180B1 EP03812553A EP03812553A EP1570180B1 EP 1570180 B1 EP1570180 B1 EP 1570180B1 EP 03812553 A EP03812553 A EP 03812553A EP 03812553 A EP03812553 A EP 03812553A EP 1570180 B1 EP1570180 B1 EP 1570180B1
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EP
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connection
housing module
delivery
conveying
module
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EP03812553A
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EP1570180A1 (de
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Klaus Renzelmann
Weshen Christov
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ITT Bornemann GmbH
Original Assignee
Joh Heinr Bornemann GmbH
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Publication date
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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
    • F04C13/005—Removing contaminants, deposits or scale from the pump; Cleaning
    • 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
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • 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
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/90—Improving properties of machine parts
    • F04C2230/91—Coating
    • 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
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the invention relates to a two-spindle screw pump in a single-flow design, as in DE 195 22 560 A1 discloses an outer bearing of the two screw spindles, a pump housing enclosing at least the two screw spindles and thereby forming the pumping process necessary for the pumping process, an inlet-side, leading into a suction port for the suctioned delivery medium, and an outlet side, connected to a pressure chamber connection for a pressure feed line for the pumped liquid to be discharged.
  • polishing processes are common, but the result of such processing methods is due to the complex housing configuration difficult to test and documented. As a result, polishing processes on conventional cast metal housings prove to be dubious overall.
  • the invention has for its object to develop a cost-effective design for the above-described two-spindle screw pump, which also allows testable and documentable cleaning or sterilization processes and an increase in the wear resistance of the pump housing in the screwspindles enclosing area.
  • connection module an interchangeable inlet or Auslassan gleichgepusemoduls
  • the conveyor housing module can thus consist of a solid metal blank with subsequent cutting or welded together as a welded part of commercially available semi-finished products, such as pipe sections and plates and then machined.
  • the housing area enclosing the conveying screws can be optimally adapted to the requirements of the conveying process.
  • the inner surface of this housing area can be polished with suitable methods and the surface quality can be checked properly.
  • optimized wear protection layers e.g. due to microstructural changes, diffusion processes, applied wear protection layers or inserts made of solid industrial ceramics.
  • metal investment casting or sheet metal forming parts can be used, since both the surface requirements in the conveying process and the strength requirements can be met by introducing force through pipes in the conveyor system.
  • connection modules for the integration of the screw pump in a conveyor system can be either in the primary molding process (precision casting) be cast directly or subsequently welded by a suitable method.
  • a suitable preparation for the subsequent welding of a connecting piece is implemented in the inlet and / or outlet connection housing module.
  • each is a two-spindle screw pump with outdoor storage in single-flow design.
  • the pump housing 3 has an inlet-side, leading into a suction chamber 5 port 6 for to be sucked, symbolized by an arrow 7 conveying medium and further comprises an outlet side connected to a pressure chamber 8 in connection 9 for a Pressure conveying line for the discharged, symbolized by an arrow 10 conveying medium.
  • FIG. 2 are those with FIG. 1 Matching components provided with the same reference numerals. It is therefore also a two-spindle screw pump with external storage in einflutiger design; designed differently, however, is the pump housing 3, which is formed in three parts.
  • the part of the pump housing which directly surrounds the screw spindles 1, 2 and thereby forms the delivery chambers 11 required for the pumping process and defines them radially outwardly with its inner circumferential surface 12a, is designed as a delivery housing module 12, to one of which (in FIG. 2 left) end face a replaceable inlet connection housing module 13 and to the other (in FIG. 2 right) end face a replaceable outlet connection housing module 14 are flanged.
  • connection module 13 or 14 each run perpendicular to the spindle axes 17, 18 through the suction chamber 5 or pressure chamber 8 cross-section. This creates the possibility, with removed connection modules 12, 13, to process the inner circumferential surface 12a of the conveyor housing module 12 from both end faces with axially inserted tools and then to provide, for example, with a wear protection layer.
  • connection modules 13, 14 is provided with a connecting piece 19, 20, which serve for the integration of the screw pump in a conveyor not shown and either cast directly in the primary molding (investment casting) or subsequently welded by a suitable method.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe in einflutiger Bauweise, wie in DE 195 22 560 A1 offenbart, mit einer Außenlagerung der beiden Schraubenspindeln, einem zumindest die beiden Schraubenspindeln umschließenden und hierdurch die für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern bildenden Pumpengehäuse, einem einlassseitigen, in einen Saugraum führenden Anschluss für das anzusaugende Fördermedium, und einem auslassseitigen, mit einem Druckraum in Verbindung stehenden Anschluss für eine Druckförderleitung für das abzuführende Fördermedium.
  • Eine vorbekannte Ausführungsform dieser Bauart ist in Figur 1 als Stand der Technik dargestellt. Diese Bauweise erfreut sich aufgrund ihrer selbstansaugenden und scherarmen Fördercharakteristik zunehmender Beliebtheit in Förderprozessen mit wertvollen und/oder scherempfindlichen Förderprodukten wie Lebensmitteln oder Chemikalien. Im Gegensatz zu der weit verbreiteten zweiflutigen Bauweise ermöglicht die einflutige Bauweise ein schnelles, einfaches und vollständiges Öffnen des Produktraumes der Pumpe zu Reinigungs- und Desinfektionszwecken. Dabei wird der Produktraum im Wesentlichen vom Pumpengehäuse gebildet, dem verschiedene Aufgaben zukommen:
    • Umschließen der Schraubenspindeln zur Bildung der für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern;
    • Bereitstellung von ein- und auslassseitigen Anschlüssen zur Einbindung der Pumpe in eine Förderanlage;
    • bestimmungsgemäßes Aufnehmen des Förderproduktes.
  • Diese Pumpengehäuse für Schraubenspindelpumpen der verschiedenen Bauarten werden üblicherweise als einteilige Metallgussteile hergestellt. Dies ist für die Förderung von Mineralölprodukten völlig ausreichend, erweist sich jedoch zur Förderung von Lebensmitteln oder Chemikalien als problematisch, da Oberfläche und Struktur von Metallgussteilen in der Regel so große Fehlstellen und Unreinheiten aufweisen, dass entweder das Förderprodukt selbst oder aber der Reinigungs- oder Sterilisierungsprozess gefährdet werden.
  • Es sind zwar verschiedene Polierverfahren üblich, aber das Ergebnis derartiger Bearbeitungsmethoden ist aufgrund der komplexen Gehäusekonfiguration nur schlecht prüf- und dokumentierbar. Damit erweisen sich Polierverfahren an herkömmlichen Metallgussgehäusen insgesamt als zweifelhaft.
  • Durch das Herstellverfahren weisen herkömmliche Metallgussgehäuse eine einheitliche Materialstruktur auf, die nur einen verhältnismäßig schlechten Kompromiss zur Erfüllung der oben genannten, dem Pumpengehäuse zukommenden Hauptaufgaben darstellen. Als besonderer Schwachpunkt hat sich dabei der Gehäusebereich herausgestellt, der die Schraubenspindeln umschließt, da die übliche Materialstruktur eines Metallgussgehäuses nur eine sehr geringe Verschleißfestigkeit aufweist. Ein Vergütungs- oder Härtegefüge oder aber eine lokale Verschließschutzbeschichtung sind bei Förderung von nicht schmierenden oder gar abrasiven Medien zwar wünschenswert, jedoch für einteilige Metallgussgehäuse nur schwer realisierbar.
  • Bei der Einbindung einer Schraubenspindelpumpe in branchenspezifische Förderanlagen (z. B. in der Lebensmittel- oder Chemiebranche) sind unterschiedliche Anschlussstutzenformen üblich, die zudem noch regional (z. B. durch lokale Vorschriften) variieren. Dabei sind zwanzig unterschiedliche Anschlussstutzen für einen Pumpentyp je nach Branche und regionaler Verwendung keine Seltenheit. Bei einteiligen Metallgussgehäusen steigen dadurch die Bevorratungskosten aufgrund der Variantenvielfalt enorm.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die eingangs beschriebene zweispindelige Schraubenspindelpumpe eine kostengünstigere Bauform zu entwickeln, die zudem prüf- und dokumentierbare Reinigungs- oder Sterilisierungsprozesse sowie eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Pumpengehäuses in dem die Schraubenspindeln umschließenden Bereich ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beide Anschlüsse Teil eines auswechselbaren Einlass- beziehungsweise Auslassanschlussgehäusemoduls (nachfolgend zusammenfassend "Anschlussmodul") sind, die unter Bildung einer Trennfuge an ein Fördergehäusemodul angeflanscht sind, das mit seiner inneren Mantelfläche die Förderkammern außen begrenzt, wobei die Trennfugen zwischen dem Fördergehäusemodul und den Anschlussgehäusemodulen senkrecht zu den Spindelachsen durch den Saugraum- beziehungsweise Druckraum-Querschnitt hindurch verlaufen.
  • Besonders vorteilhaft ist ein dreiteiliges Pumpengehäuse, das die besten Voraussetzungen zur Behebung der vorstehend genannten Probleme und somit zur Lösung der genannten Aufgabe schafft.
  • Werkstoffe, Herstellverfahren und Oberflächengestaltungen können unter Berücksichtigung der spezifischen Prozessanforderungen ausgewählt werden. Dabei bieten sich für das Fördergehäusemodul Metall-, Feinguss-, Schmiede- oder auch Formteile aus massiver Industriekeramik an. Das Fördergehäusemodul kann somit aus einem massiven Metallrohling mit anschließender Zerspanung bestehen oder aber als Schweißteil aus handelsüblichen Halbzeugen, wie Rohrabschnitten und Platten zusammengeschweißt und anschließend mechanisch bearbeitet werden. Dadurch kann der die Förderschrauben umschließende Gehäusebereich optimal auf die Anforderungen aus dem Förderprozess angepasst werden. So kann die innere Mantelfläche dieses Gehäusebereichs mit geeigneten Methoden poliert und die Oberflächenqualität ordnungsgemäß geprüft werden. Zuverlässig realisierbar sind optimierte Verschleißschutzschichten z.B. durch Gefügeveränderungen, Diffusionsverfahren, auftragende Verschleißschutzschichten oder Einsätze aus massiver Industriekeramik.
  • Für die Einlass- und Auslass-Anschlussgehäusemodule bieten sich Metall-Feinguss oder Blech-Umformteile an, da hiermit sowohl die Oberflächenanforderungen im Förderprozess als auch die Festigkeitsanforderungen durch Krafteinleitung über Rohrleitungen in der Förderanlage erfüllt werden können.
  • Etwaige, an den Anschlussmodulen zur Einbindung der Schraubenspindelpumpe in eine Förderanlage vorgesehene Anschlussstutzen können entweder im Urformverfahren (Feinguss) direkt angegossen werden oder durch ein geeignetes Verfahren nachträglich angeschweißt werden. Hierfür ist es zweckmäßig, wenn im Einlass- und/oder Auslass-Anschlussgehäusemodul eine geeignete Vorbereitung zum nachträglichen Anschweißen eines Anschlussstutzens implementiert ist.
  • In der Zeichnung sind eine vorbekannte, zum Stand der Technik gehörende Konstruktion sowie eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen
    • Figur 1
    im Längsschnitt eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe gemäß dem Stand der Technik und
    Figur 2
    in einer Darstellung gemäß Figur 1 eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe gemäß der Erfindung.
  • Sowohl bei der vorbekannten Ausführungsform gemäß Figur 1 als auch bei der erfindungsgemäßen Konstruktion gemäß Figur 2 handelt es sich jeweils um eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe mit Außenlagerung in einflutiger Bauweise.
  • Vorgesehen sind zwei parallelachsig angeordnete, miteinander im Eingriff stehende Schraubenspindeln 1, 2, die von einem Pumpengehäuse 3 umschlossen und in einer an dieses Pumpengehäuse 3 angeflanschten Außenlagerung 4 gelagert sind. Das Pumpengehäuse 3 weist einen einlassseitigen, in einen Saugraum 5 führenden Anschluss 6 auf für das anzusaugende, durch einen Pfeil 7 symbolisierte Fördermedium und weist ferner einen auslassseitigen mit einem Druckraum 8 in Verbindung stehenden Anschluss 9 auf für eine Druckförderleitung für das abzuführende, durch einen Pfeil 10 symbolisierte Fördermedium. Durch das die beiden Schraubenspindeln 1, 2 umschließende Pumpengehäuse 3 werden für den Pumpprozess erforderliche Förderkammern 11 gebildet, die bei Rotation der Schraubenspindeln 1, 2 das angesaugte Fördermedium vom Saugraum 5 in den Druckraum 8 fördert. Da es für das Fördermedium nur diese eine Strömungsrichtung gibt, spricht man von einer einflutigen Bauweise.
  • In der eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigenden Figur 2 sind die mit Figur 1 übereinstimmenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es handelt sich also ebenfalls um eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe mit Außenlagerung in einflutiger Bauweise; unterschiedlich gestaltet ist jedoch das Pumpengehäuse 3, das dreiteilig ausgebildet ist. Derjenige Teil des Pumpengehäuses, der die Schraubenspindeln 1, 2 unmittelbar umschließt und hierdurch die für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern 11 bildet und diese mit seiner inneren Mantelfläche 12a radial außen begrenzt, ist als Fördergehäusemodul 12 ausgebildet, an dessen eine (in Figur 2 linke) Stirnseite ein auswechselbares Einlass-Anschlussgehäusemodul 13 und an dessen andere (in Figur 2 rechte) Stirnseite ein auswechselbares Auslass-Anschlussgehäusemodul 14 angeflanscht sind. Die an jeder der beiden Stirnseiten des Fördergehäusemoduls 12 mit einem Anschlussmodul 13 bzw. 14 gebildeten Trennfugen 15, 16 verlaufen jeweils senkrecht zu den Spindelachsen 17, 18 durch den Saugraum 5- bzw. Druckraum 8-Querschnitt hindurch. Hierdurch ist die Möglichkeit geschaffen, bei abgenommenen Anschlussmodulen 12, 13 die innere Mantelfläche 12a des Fördergehäusemoduls 12 von beiden Stirnseiten her mit axial eingeführten Werkzeugen zu bearbeiten und dann beispielsweise mit einer Verschleißschutzschicht zu versehen.
  • Jedes der beiden Anschlussmodule 13, 14 ist mit einem Anschlussstutzen 19, 20 versehen, die zur Einbindung der Schraubenspindelpumpe in eine nicht näher dargestellte Förderanlage dienen und entweder im Urformverfahren (Feinguss) direkt angegossen oder aber durch ein geeignetes Verfahren nachträglich angeschweißt werden.

Claims (3)

  1. Zweispindelige Schraubenspindelpumpe in einflutiger Bauweise, mit
    - einer Außenlagerung (4) der beiden Schraubenspindeln (1, 2),
    - einem zumindest die beiden Schraubenspindeln (1, 2) umschließenden und hierdurch die für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern (11) bildenden Pumpengehäuse (3),
    - einem einlassseitigen, in einen Saugraum (5) führenden Anschluss (6) für das anzusaugende Fördermedium (Pfeil 7), und
    - einem auslassseitigen, mit einem Druckraum (8) in Verbindung stehenden Anschluss (9) für eine Druckförderleitung für das abzuführende Fördermedium (Pfeil 10),
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlüsse (6, 9) Teil eines auswechselbaren Einlass- beziehungsweise Auslass-Anschlussgehäusemoduls (13 bzw. 14) sind, die unter Bildung jeweils einer Trennfuge (15, 16) an ein Fördergehäusemodul (12) angeflanscht sind, das mit seiner inneren Mantelfläche (12a) die Förderkammern (11) außen begrenzt, wobei die Trennfugen (15, 13) zwischen dem Fördergehäusemodul (12) und den Anschlussgehäusemodulen (13, 14) senkrecht zu den Spindelachsen (17, 18) durch den Saugraumquerschnitt (5) und dem Druckraumquerschnitt (8) hindurch verlaufen.
  2. Zweispindelige Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (12a) des Fördergehäusamoduls (12) mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.
  3. Zweispindelige Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmodul (13, 14) einen angeschweißten Anschlussstutzen (19, 20) aufweist.
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EP1570180A1 EP1570180A1 (de) 2005-09-07
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AT (1) ATE393883T1 (de)
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DE (2) DE10257859C5 (de)
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