EP1884660A1 - Förderschnecke für Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

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EP1884660A1
EP1884660A1 EP07012876A EP07012876A EP1884660A1 EP 1884660 A1 EP1884660 A1 EP 1884660A1 EP 07012876 A EP07012876 A EP 07012876A EP 07012876 A EP07012876 A EP 07012876A EP 1884660 A1 EP1884660 A1 EP 1884660A1
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EP
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screw
pump according
screw pump
webs
eccentric screw
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Withdrawn
Application number
EP07012876A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Rosam
Karl-Heinz Grebisz
Melanie Wetzel
Helmuth Goschy
Ulrich Braun
Klaus Gerbl
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Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Original Assignee
Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
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Publication date
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    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/60—Shafts

Definitions

  • the invention relates to an eccentric screw pump with a screw conveyor which supplies the suction region of the screw rotor predominantly medium to highly viscous media.
  • Driers are mixed with liquid and then pumped by a pump.
  • a mixing screw which is connected on one side to a motor and on the other side to a screw pump, is seated in the region of a storage container. Between the reservoir and the pump liquid enters the screw area.
  • the screw conveyor consists of a helical band, which is fastened on one side only by means of four struts on the mixer shaft.
  • the DE 43 18 177 is to be taken from a mixing and conveying device.
  • the dry substances pass through a hopper into the area of a mixing screw, in the area also leads a liquid supply.
  • the mixture is then conveyed on to the mixing process by a screw pump.
  • the mixing screw itself consists of a section with a solid screw and a section with paddle and bar-shaped mixing elements.
  • Each pump is designed for a specific flow rate.
  • the suction-side pump area always sufficient medium must be available.
  • the Screw conveyors which are connected upstream of the actual screw or eccentric screw pump, can therefore promote a multiple volume of the pump power. Due to this, in the so-called stuffing space in the intake area, a stowage effect is created with which the risk of bridge formation in the hopper is connected via the auger. Due to this stuffing effect a much higher drive power must be provided as necessary.
  • the object of the invention is to adapt the stability of the screw conveyor to the required power while keeping the drive power constant even with different media.
  • the design according to the invention is of course dependent on which products are to be pumped with which viscosities and any solids present.
  • a screw conveyor having at least two openings, wherein the webs formed between these openings are connected with their Schneckenfuß with the coupling shaft.
  • the height of the apertures may be chosen in the range of 20% to 60% of the height of a screw pitch.
  • the width of the openings will correspond to the width of the webs because of the homogeneous return and uniform loading of the screw.
  • the width of the apertures is greater than the width of the webs.
  • the risk of bridge formation is relatively low, so that here the width of the webs can be greater than that of the breakthroughs.
  • the flow along the coupling shaft can be improved by the webs have a screw course opposite slope and thus provide flow direction.
  • the webs per worm gear can be offset by 30 to 120 ° to each other. So that the screw conveyor is stabilized by the coupling shaft over its entire length, the length of the pipe segments is adapted to the course of the screw conveyor.
  • a design possibility of a screw conveyor 10 with a screw tube 12 is shown.
  • a screw 14 is welded.
  • pipe segments 20 are provided for fixing the screw 14.
  • the pipe segments 20 each terminate at the point where the screw 14 ends in the axial direction.
  • couplings 22 for the two are not provided at both ends provided joints provided.
  • the screw 14 is made of flat band-shaped material.
  • the design of the worm 14 in FIG. 2 can be seen more clearly. From the perspective view, it can be seen that the worm 14 is provided with apertures 24 and webs 26. Each screw root 34 of the webs 26 is connected to the pipe segment 20 or the coupling shaft 32, for example, by a welding operation. While the medium in the axial direction flows through the apertures of the screw conveyor close to the screw tube from the rotor region back to the pump inlet, the screw 14 promotes with their end faces 28, the medium in the direction of the pump rotor. The pump rotor is by a not fully shown joint, which is attached to the clutch 22, with the screw conveyor in positive contact.
  • Fig. 3 shows the design and arrangement of the apertures 24 and webs 26 for a screw conveyor for highly viscous media.
  • the large open spaces of the openings 24 allow the medium very good backflow possibilities to adjust the back pressure in the stuffing chamber to the pump power. In this case, a dehydration of the medium and an increased tendency to bridge formation is prevented and avoided an undesirably high drive power.
  • the openings 24 are wider according to this embodiment than the webs 26.
  • the center of the openings is located respectively on the mid-perpendicular and is therefore offset by 90 ° to each other, resulting in per screw pitch 4 openings 24 and 4 webs 26 result.
  • the height of the openings corresponds to about 50% of the screw height.
  • a screw conveyor 10 can be seen.
  • a coupling shaft 32 is provided as the drive part.
  • a screw 14 is welded, which consists of individual screw segments as in all other embodiments. This embodiment of the screw 14 is used, for example, in low-viscosity media.
  • large end faces 28th more medium enters the rotor area and still prevent the smaller sized breakthroughs increased demand for drive power.
  • FIG. 6 Per each screw pitch, 3 apertures offset by 120 ° are introduced into the worm 14.
  • Fig. 7 shows a uniform distribution of 6 openings 24 and webs 26 again.
  • the height HD of the apertures is 50% compared to the height HS of the screw 14.
  • the width BD of the apertures corresponds to the width BS of the webs.
  • the worm 14 has four apertures 24 and four webs 26, wherein the width BD of the apertures is greater than the width BS of the webs.
  • the height HD of the apertures 24 is 50% of the height HS of the screw 14.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Förderschnecke für Exzenterschneckenpumpen die zur Vermeidung von Brückenbildung des Mediums und Optimierung der Antriebsleistung eine Schnecke aufweist, die im axialen Bereich Durchbrüche (24) und Stege (26) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einer Förderschnecke die dem Saugbereich des Schneckenrotors vorwiegend mittel- bis hochviskose Medien zuführt.
  • Aus der DE 101 60 335 A1 geht hierzu eine Exzenterschneckenpumpe hervor bei der im Pumpengehäuse vor dem Pumpenrotor eine Förderschnecke angeordnet ist. Die Schnecke ist über ihre gesamte Innenkontur mit dem Schneckenkern verbunden.
  • Aus der DE 101 18 071 A1 geht eine Exzenterschneckenpumpe hervor um deren Kupplungsstange eine Hohlschnecke angeordnet ist. Diese Hohlschnecke steht antriebsseitig mit einer Scheibe in Verbindung. Das andere Ende im saugseitigen Bereich des Schneckenrotors weist keine Verbindung zu einen Gelenk oder der Kupplungsstange auf.
  • Bei einer Mischeinrichtung gemäß DE 1 277 819 werden Trockenstoffe mit Flüssigkeit gemischt und anschließend von einer Pumpe gefördert. Dazu sitzt im Bereich eines Vorratsbehälters eine Mischschnecke, die an der einen Seite mit einem Motor und auf der anderen Seite mit einer Schneckenpumpe verbunden ist. Zwischen dem Vorratsbehälter und der Pumpe gelangt Flüssigkeit in den Schneckenbereich. Die Förderschnecke besteht aus einem schraubenlinienförmigen Band, das nur einseitig mittels vier Verstrebungen an der Mischerwelle befestigt ist.
  • Auch der DE 43 18 177 ist eine Misch- und Fördereinrichtung zu entnehmen. Die Trockenstoffe gelangen über einen Fülltrichter in den Bereich einer Mischschnecke, in deren Bereich auch eine Flüssigkeitszuleitung führt. Das Gemisch wird anschließend an den Mischvorgang von einer Schneckenpumpe weitergefördert. Die Mischschnecke selbst besteht aus einem Bereich mit einer Vollschnecke und einem Bereich mit paddel- und stegförmigen Mischelementen.
  • Jede Pumpe wird für eine bestimmte Fördermenge ausgelegt. Dazu muß dem saugseitigen Pumpenbereich immer ausreichend Medium zur Verfügung stehen. Die Förderschnecken, welche der eigentlichen Schnecken- bzw. Exzenterschneckenpumpe vorgeschaltet sind, können deshalb ein vielfaches Volumen der Pumpenleistung fördern. Aufgrund dessen entsteht im sogenannten Stopfraum im Ansaugbereich eine Stauwirkung mit der die Gefahr der Brückenbildung im Fülltrichter über der Schnecke verbunden ist. Aufgrund dieser Stopfwirkung muß eine wesentlich höhere Antriebsleistung zur Verfügung gestellt werden als notwendig.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Stabilität der Förderschnecke an die erforderliche Leistung anzupassen und dabei die Antriebsleistung auch bei unterschiedlichen Medien konstant niedrig zu halten.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weitere erfindungsgemäße Gestaltungen der Zuführschnecke gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.
  • Die Entwicklung einer entsprechenden Förderschnecke zwischen dem Pumpenrotor und dem Antrieb hat gezeigt, daß die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen nur Teilprobleme der erfindungsgemäßen Aufgabe lösen.
  • Die erfindungsgemäße Gestaltung ist selbstverständlich abhängig davon, welche Produkte mit welchen Viskositäten und gegebenenfalls vorhandenen Feststoffen zu pumpen sind.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich in der Normalausführung um eine Förderschnecke die mindestens zwei Durchbrüche aufweist, wobei die zwischen diesen Durchbrüchen gebildeten Stege mit ihrem Schneckenfuß mit der Kuppelwelle verbunden sind. Je nachdem welche Viskosität das Produkt aufweist, kann es sinnvoll sein, die Anzahl der Durchbrüche auf mindestens vier zu steigern, um den Rückfluß des Mediums zu erleichtern und für eine homogenere Durchmischung zu sorgen, wobei bereits am saugseitigen Ende der Pumpe einer Brückenbildung des Mediums entgegenwirkt wird.
  • Durch die erfindungsgemäßen Durchbrüche läßt sich gegenüber Fördereinrichtungen aus dem Stand der Technik eine auf die Beschaffenheit des Mediums ausgelegte verlustarme Antriebsleistung installieren.
  • Damit sich der erfindungsgemäße Vorteil auch in den Bereichen der Kupplungen (Gelenke) einstellt, erstreckt sich die Schnecke auch über diesen Bereich, wozu das als Kuppelstange eingesetzte Rohr streifenförmige Rohrsegmente aufweist, die mit der Schnecke verbunden sind. Entspricht die Anzahl der Rohrsegmente der Anzahl der Durchbrüche so steht eine dementsprechende Anzahl von Stegen für deren Befestigung zur Verfügung.
  • Da für die Rückströmung des Mediums nicht nur die Anzahl der Durchbrüche sondern auch deren Fläche eine wesentliche Rolle spielt, kann entsprechend einer erfindungsgemäßen Variante vorgesehen sein, die Durchbrüche zwischen 30% und 70% der Höhe des Schneckenganges zu bemessen. Bei niedrigviskosen Stoffen kann die Höhe der Durchbrüche im Bereich von 20 % bis 60 % der Höhe einer Schneckensteigung gewählt werden.
  • Wie in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, wird wegen der homogenen Rückführung und gleichmäßigen Belastung der Schnecke die Breite der Durchbrüche der Breite der Stege entsprechen. Bei hochviskosen Medien muß sicherlich die Rückströmmöglichkeit verbessert werden, wobei die Breite der Durchbrüche größer ist als die Breite der Stege. Bei niedrigviskosen Stoffen ist die Gefahr der Brückenbildung relativ gering, so daß hier die Breite der Stege größer als die der Durchbrüche sein kann.
  • Zur Verbesserung des Rückflusses und damit Verringerung der Stauwirkung kann die Strömung entlang der Kuppelwelle verbessert werden, indem die Stege eine dem Schneckenverlauf entgegengesetzte Neigung aufweisen und damit Strömungsrichtung ergeben.
  • Je nachdem welche Gestaltung der Schnecke benötigt wird, können die Stege pro Schneckengang um 30 bis 120 ° zueinander versetzt sein. Damit die Förderschnecke um ihre gesamte Länge durch die Kuppelwelle stabilisiert wird, ist die Länge der Rohrsegmente an den Verlauf der Förderschnecke angepaßt.
  • Ein leichteres Anbringen der Förderschnecke auf der Kuppelwelle erreicht man dadurch, daß die Förderschnecke aus mehreren Teilen besteht, die eine bessere Handhabung während des zumeist angewendeten Schweißvorgangs ermöglichen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    Seitenansicht der Förderschnecke
    Fig. 2
    eine dreidimensionale Darstellung der Förderschnecke
    Fig. 3
    einen Querschnitt der Förderschnecke
    Fig. 4
    Förderschnecke mit beidseitigem Gelenkteil
    Fig. 5
    Seitenansicht der Förderschnecke nach Fig. 4
    Fig. 6
    Querschnitt einer Förderschnecke
    Fig. 7
    Schneckenquerschnitt mit 6 Durchbrüchen
    Fig. 8
    Schneckenquerschnitt mit 4 Durchbrüchen
    Fig. 9
    Schneckenquerschnitt mit verschiedenen Durchbruchabständen von der Kuppelstange
  • In Fig. 1 ist eine Gestaltungsmöglichkeit einer Förderschnecke 10 mit einem Schneckenrohr 12 dargestellt. Auf die Umfangsfläche des Schneckenrohres 12 ist eine Schnecke 14 aufgeschweißt. An den beiden Enden 16, 18 des Schneckenrohres 12 sind Rohrsegmente 20 zur Befestigung der Schnecke 14 vorgesehen. Die Rohrsegmente 20 enden jeweils an der Stelle an der die Schnecke 14 in axialer Richtung endet. Im Bereich der Rohrelemente 20 sind an beiden Enden Kupplungen 22 für die nicht dargestellten Gelenke vorgesehen. Die Schnecke 14 wird aus flachem bandförmigen Material gefertigt.
  • Deutlicher erkennen läßt sich die Gestaltung der Schnecke 14 in Fig. 2. Aus der perspektivischen Darstellung wird ersichtlich, daß die Schnecke 14 mit Durchbrüchen 24 und Stegen 26 versehen ist. Jeder Schneckenfuß 34 der Stege 26 ist mit dem Rohrsegment 20 oder der Kuppelwelle 32 zum Beispiel durch einen Schweißvorgang verbunden. Während das Medium in axialer Richtung durch die Durchbrüche der Förderschnecke nahe am Schneckenrohr entlang aus dem Rotorbereich zurück zum Pumpeneinlaß strömt, fördert die Schnecke 14 mit ihren Stirnflächen 28 das Medium in Richtung zum Pumpenrotor. Der Pumpenrotor steht durch ein nicht vollständig dargestelltes Gelenk, das an der Kupplung 22 befestigt wird, mit der Förderschnecke in formschlüssigem Kontakt.
  • Fig. 3 zeigt die Ausführung und Anordnung der Durchbrüche 24 und Stege 26 für eine Förderschnecke für hochviskose Medien. Hier ermöglichen die großen Freiflächen der Durchbrüche 24 dem Medium sehr gute Rückströmungsmöglichkeiten um den Staudruck im Stopfraum an die Pumpleistung anzupassen. Dabei wird eine Dehydrierung des Mediums und eine verstärkte Neigung zur Brückenbildung verhindert und eine unerwünscht hohe Antriebsleistung vermieden.
  • Die Durchbrüche 24 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel breiter als die Stege 26. Die Mitte der Durchbrüche befindet sich jeweils auf der Mittelsenkrechten und ist demnach um 90 ° zueinander versetzt, woraus sich pro Schneckensteigung 4 Durchbrüche 24 und 4 Stege 26 ergeben. Die Höhe der Durchbrüche entspricht etwa 50% der Schneckenhöhe.
  • Auch aus Fig. 4 und Fig. 5 läßt sich eine Förderschnecke 10 entnehmen. Hier ist als Antriebsteil eine Kuppelwelle 32 vorgesehen. Auf die Kuppelwelle 32 im Bereich zwischen den Gelenkteilen 30 ist eine Schnecke 14 aufgeschweißt, die wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen aus einzelnen Schneckensegmenten besteht. Diese Ausführung der Schnecke 14 kommt z.B. bei niedrigviskosen Medien zum Einsatz. Über die im Vergleich zu den Flächen der Durchbrüche 24 großen Stirnflächen 28 gelangt mehr Medium in den Rotorbereich und trotzdem verhindern die kleiner dimensionierten Durchbrüche einen erhöhten Bedarf an Antriebsleistung.
  • Die Anordnung der Durchbrüche 24 und deren Größe der in Fig. 4 und 5 dargestellten Förderschnecke 10 zeigt Fig. 6. Pro Schneckensteigung sind jeweils 3 um 120 ° versetzte Durchbrüche in die Schnecke 14 eingebracht.
  • Aus den Fig. 7, 8, 9 entnimmt man weitere Ausführungsbeispiele für die Schneckengestaltung für jeweils eine Windung.
  • Fig. 7 gibt eine gleichmäßige Verteilung von 6 Durchbrüchen 24 und Stegen 26 wieder. Die Höhe HD der Durchbrüche beträgt 50 % im Vergleich zur Höhe HS der Schnecke 14. Die Breite BD der Durchbrüche entspricht der Breite BS der Stege.
  • In Fig. 8 weist die Schnecke 14 vier Durchbrüche 24 und vier Stege 26 auf, wobei die Breite BD der Durchbrüche größer ist als die Breite BS der Stege. Die Höhe HD der Durchbrüche 24 beträgt 50 % der Höhe HS der Schnecke 14.
  • Aus den unterbrochenen Linien der Fig. 9 sind unterschiedliche Größenverhältnisse bezüglich der Höhe HD der Durchbrüche zur Höhe HS der Schnecke 14 zu entnehmen, wobei bei einer Teilung von 120° drei Durchbrüche 24 dargestellt sind.
    • Bezugsziffernliste
    • 10
    Förderschnecken
    12
    Schneckenrohr
    14
    Schnecke
    16, 18
    Kuppelwellenenden
    20
    Rohrsegmente
    22
    Kupplungen
    24
    Durchbrüche
    26
    Stege
    28
    Stirnfläche
    30
    Gelenkteile
    32
    Kuppelwelle
    34
    Schneckenfuß

Claims (14)

  1. Exzenterschneckenpumpe mit einem exzentrisch umlaufenden Rotor der in einem mit einem zusätzlichen Schraubengang versehenen Stator umläuft, wobei der Rotor über eine Kuppelwelle mit einem Antrieb in Verbindung steht und die Kuppelwelle von einer Förderschnecke umgeben ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Förderschnecke (10) eine Schnecke (14) aufweist, die pro Steigung mindestens zwei Durchbrüche (24) aufweist, und daß die zwischen diesen Durchbrüchen (24) gebildeten Stege 26 mit der Kuppelwelle verbunden sind.
  2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß pro Schneckensteigung mindestens vier Durchbrüche vorhanden sind.
  3. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kuppelwelle ein Schneckenrohr aufweist, an dem sich mindestens an einem Ende parallel zur Längsachse der Förderschnecke (10) streifenförmige Rohrsegmente (20) befinden, die mit der Schnecke (14) verbunden sind.
  4. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Anzahl der Rohrsegmente (20) der Anzahl der Durchbrüche (24) entspricht.
  5. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe (HD) der Durchbrüche (24) zwischen 30 % und 70 % der Höhe (HS) der Schnecke (14) entspricht.
  6. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe (HD) der Durchbrüche (24) zwischen 20 % bis 60 % der Höhe (HS) der Schnecke (14) entspricht.
  7. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rohrsegmente (20) im Betriebszustand das oder die Gelenkelement/e (30) überdecken.
  8. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Breite (BD) der Durchbrüche (24) der Breite (BS) der Stege (26), die mit der Kuppelstange verbunden sind, entspricht.
  9. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Breite (BD) der Durchbrüche (24) größer ist als die Breite (BS) der Stege (26).
  10. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Breite (BS) der Stege (24) größer ist als die Breite (BD) der Durchbrüche (26).
  11. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stege (26) eine dem Schneckenverlauf entgegengesetzte Neigung aufweisen.
  12. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stege (26) um 30 ° bis 120 ° zueinander versetzt sind.
  13. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Länge der Rohrsegmente (20) an den Verlauf der Schnecke (14) angepaßt ist.
  14. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schnecke (14) aus mehreren Teilen besteht.
EP07012876A 2006-08-03 2007-06-30 Förderschnecke für Exzenterschneckenpumpe Withdrawn EP1884660A1 (de)

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