WO2000022301A1

WO2000022301A1 - Rotor für eine exzenterschneckenpumpe und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: WO2000022301A1
Application number: PCT/EP1999/007623
Authority: WO
Inventors: Heinz Dustmann; Mike Karnhof
Original assignee: Allweiler Ag
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2000-04-20

Abstract

Ein Rotor für eine Pumpe - insbesondere ein schneckenförmiger Rotor für eine Exzenterschneckenpumpe - weist eine durch Gleitschliffkörper in einer Schleifemulsion geglättete Oberfläche (42) mit diffusem Schliffbild dieser Oberfläche auf. Die Schliffoberfläche (42) entspricht etwa einer Haifischhaut mit diffuser Verteilung von kammartigen Graten od.dgl. Erhebungen (64). Dieser aus Metallwerkstoff geformte Rotor wird zwischen in einer Schleifemulsion angeordneten Gleitschliffkörpern eingebracht und seine Oberfläche durch die relative Bewegung zwischen ihr und den Gleitschliffkörpern geschliffen.

Description

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ROTOR FÜR EINE EXZENTERSCHNECKENPUMPE UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Pumpe, insbesondere einen schneckenförmigen Rotor für eine Exzenterschneckenpumpe. Zudem erfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotors und die Verwendung eines Schleifbettes dafür.

Exzenterschneckenpumpen mit schneckenförmigen Rotoren sind beispielhaft der DE 36 41 855 AI sowie der DE 41 21 717 AI der Anmelderm zu entnehmen. Jene schneckenförmigen Rotoren werden während des Herstellungsprozesses nach einem Zerspanvorgang auf Wirbelmaschinen üblicherweise durch Band- schleifverfahren auf Fertigmaß geschliffen sowie dann in einem Schlichtvorgang feingeschliffen bzw. poliert. Das Schleifen und Polieren wird auf horizontalen Bandschleif- maschmen oder auf umgebauten Spitzendrehmaschinen mit Supportbandschleifgeräten durchgeführt. Dieser Schleifpro- zess ist zeitaufwendig und im Ergebnis ungenau, erzeugt hohe Kosten bei Hilfs- und Betriebsstoffen -- wie Schleif - bandern und Schleifemulsionen -- und ist aufgrund seiner SchleifStaubentwicklung umweit- und gesundheitsbelastend.

Aus anderen Gebieten der Technik sind zudem Schleifkorper zur Behandlung von Oberflächen bekannt .

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Maß- bzw. Konturgenauigkeit, die Oberflachengute und das Gleitverhalten der Oberfläche derartiger Rotoren durch optimale Oberflachenbehandlung zu verbessern, die Bearbeitungskosten sowie die Umwelt- bzw. Ge- sundheitsbelastung zu vermindern und bei der Herstellung die Betriebs- und Anfahrmomente zu reduzieren.

BESTATIGÜNGSKOPIE Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen m den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Der erfindungsgemäße Rotor weist eine durch Gleitschliff- körper m einer Schleifemulsion geglättete Oberfläche mit diffusem Schliffbild auf. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine diffuse Schilffbildoberflache ähnlich einer Haifischhaut mit ihrer diffusen Verteilung von Horn- kä men erzeugt mit dieser entsprechenden Strömungs- und Gleitetfekten; durch diese Effekte kann die deutliche Verbesserung einerseits des Gleitverhaltens aber auch ander- seits der Strömungseigenschaf en m der Pumpe erklärt werden.

Um diese Ausgestaltung zu erzielen, wird der aus Metall - werkstoff geformte Rotor m ein Bett aus in einer Schleif- emulsion angeordneten Gleitschliffkörpern eingelegt und dann seine Oberfläche durch Bewegung des Bettes geschliffen. Der Rotor wird also als eine Art Halbzeug zum Finish der Oberfläche enem Bett zugeführt.

Als günstig hat es sich erwiesen, den/die Rotor/en auf das Bett aufzulegen und anschließend die Gleitschleifkörper um seine/ihre Oberfläche/n zu bewegen; bei diesem Vorgang sinkt der Rotor unter die Bettoberfläche ab, so dass die Oberfläche des/der Rotors/Rotoren von den Gleitschliffkör- pern umspült wird. Dabei entsteht vorteilhafterweise ein auch nach dem Schleif organg konturengetreuer Rotor; andere Schleifvorgänge führen zu unerwünschten Veränderungen der Rotorkontur . Im Rahmen der Erfindung liegt es also, die Rotoren einzeln oder m größeren Stückzahlen in einen Behälter mit einem Bett aus Gleitschliffkorpern unterschiedlicher Form und Werkstoffe sowie einer Schleifemulsion einzubringen und darin deren Oberfläche zu schleifen. Der Einsatz dieses Verfahrens bei dem Finish von Rotoren führt zu den nachstehenden Vorteilen; es entsteht / entstehen:

• ein gleichmäßiger und deutlich maßgenauer Abtrag - und damit erhält man verbesserte

Leistungsdaten der mit dem Rotor ausgerüsteten Pumpe;

• eine Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit durch das diffuse Schliffbild, da die

Schleifriefe nicht mehr -- wie beim Rota- tionsschleifen mit einem Schleifband ringförmig ist;

• deutlich geringere Reibungsverluste im Vergleich zum Bandschleifverfahren durch das diffuse Schleifbild der Gleitschliffbehand- lung;

• ein Herabsetzen der Haftreibung sowie der

Gleitreibung für den Rotor; für die entsprechende Pumpe bedeutet dies geringere Dreh- und Anfahrmomente und damit eine Senkung der erforderlichen Antnebslei- stungen;

• eine Minimierung der Bearbeitungskosten durch Sammelbearbeitung;

• eine erhebliche Minderung der Umwelt- und

Gesundheitsbelastungen, da Schlei staube völlig entfallen Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt m

Fig. 1: einen Abschnitt einer teilweise geschnittenen Exzenterschneckenpumpe mit einem schneckenartig gewundenen Rotor;

Fig. 2. einen anderen Abschnitt der Exzenterschneckenpumpe mit einem Teil eines vorgesetzten Sauggehauses im Längsschnitt ;

Fig. 3: einen erheblich vergrößerten Ausschnitt der Oberflache des Rotors;

Fig. 4: eine weitere Darstellung einer Oberflache des Rotors m Draufsicht;

Fig. 5: eine stark vergrößerte Oberflächenfotografie .

Eine Exzenterschneckenpumpe 10 weist an einem Antriebsge - hause 12 einen Laternensockel 14 auf, an den -- unter Zwischenschaltung einer Dichtung 16 -- koaxial ein Wellengehause 18 sowie an dieses ein Stator 20 mit ihn begleitenden Spannschrauben 21 anschließt

Im Stator 20 ist ein Rotor 22 angeordnet, dessen Gelenkende 24 mittels eines -- in einer Gelenkbuchse 25 verlaufenden - - Gelenkbolzens 26 an das Gelenkende 28 einer Gelenkwelle 30 angelenkt ist Dieses Gelenk 24/26/28 lagert in einer Gelenkhulse 32 und ist von einer Gelenkmanschette 33 umgeben Eine duktile Steckwelle 36 des antriebsseitigen Endes _jener Gelenkwelle 30 ist von Packringen 37, einer Stopf- - D -

buchsenbrille 38 und einem Stopfbuchsengehäuse 39 umfaßt sowie von einem Kerbstift 40 durchsetzt.

Fig. 2 verdeutlicht das freie Ende des Stators 20 mit des- sen stirnseitiger Statoreintrittsöffnung 44, der ein Saug- gehause 46 mit nach oben weisendem Fülltrichter 48 zugeord¬

In einem zur Statoremtrittsoffnung 44 hm abfallenden Ge- hauseboden 50 des am Stator 20 mittels Kerbstiften 51 gesicherten Sauggehäuses 46 ist eine abdichtende Radiallagerung 52 für eine Vertikalwelle 54 angeordnet, deren Mittelachse mit M bezeichnet und deren unteres Ende 56 über eine Passfeder 58 an einen Getriebemotor 60 angeschlossen ist.

Die Vertikalwelle 54 ist hier Teil einer Einzugschnecke, deren Wendel 62 in einem zylindrischen Sockel 45 des Saug- gehauses 46 zu erkennen ist und die sich im darüberliegen- den Fülltrichter 46 konisch erweitert. Die Wendel 62 endet m einer von der Längsachse A des Rotors 22 bestimmten Ebene innerhalb eines vom Sockel 45 gebildeten Stopfraumes Q für zuzuführendes Fördergut .

Der Rotor 22 weist eine besonders geglättete Oberflache 42 auf. Zu deren Herstellung wurde er in einen Behälter mit einem aus sog. Gleitschliffkorpern und einer Schleifemulsion gebildeten Schleifbett eingebracht; darin wurde die Rotoroberfläche 42 geschliffen. Fig. 3 deutet m erheblich überhöhter Darstellung das einer Haifischhaut -- etwa des Lepistoseus osseus -- mit ihrer diffusen Verteilung von winzigen Hornkammen, die Verwirbelungen brechen und so störende Reibungsverluste verhindern, entsprechende diffuse Schliffbild der Oberfläche 42 an mit einem Muster von stabartigen Graten 64. In Fig. 4 sind schwalbenartige Muster 66 mit sich verjüngendem Schwanzende 68 zu erkennen, deren Kopfabschnitt 70 in eine V-förmige Bugkontur 74 mit seitlich abragenden Enden 76 übergeht.

Für dieses Verfahren sind keramische Gleitkorper und solche aus Kunststoff geeignet. Als Schleifemulsionen können eingesetzt werden:

a) Wasser und Flussig-Compound (Compound = Behandlungsmittel mit speziellen Aufgaben wie beispielsweise Korrosionsschutz, Reinigung der Schleifkörper, schleifuntersützende Wirkung, Kühlung, usw.) , zahlt zum Prozesswasser bzw. Kreislaufsystem;

b) Wasser und Schleif -/Polier-Pasten/Pulver (Behandlungsmittel mit zusätzlichen Eigenschaften wie beispielsweise intensivere Reinigung der Schleifkörper , erhöhte schleifunterstutzende Wir- kung) .

VERFAHRENSBEISPIEL

Mehrere Rotoren 22 wurden zum Finish ihrer Oberfläche 42 auf die Oberfläche eines -- einem schüsselartigen Behälter vorgesehenen -- Bettes aus einer Schleifemulsion und Gleitschleifkörpern aufgelegt. Während des Gleitschle fens sanken die Rotoren 22 unter die Oberfläche des Bettes ab.

Gegenüber einem konventionellen Rotor 22 mit Rundschliff wurde eine Verbesserung des

• Leistungsbedarfs P_j um 0,4 kW;

Anfahrmoments M_A um 12 Nm festgestellt:

Eingesetzt wurde ein Kunststoff-Schleifkörper Typ OV als Paraboloid und Kegel in seiner geometrischen Form mit einer Härte von ~ 7 Mohs (nach Härteskala von Mohs) .

Bei einer anderen Ausführung wurden keramische Schleifkor- per verwendet, sie erreichen in Abhängigkeit des gebundenen Minerals (z.B. Siliciumcarbid) eine Härte von ~ 9 Mohs. Für das erfindungsgemäße Schleifverfahren kann eine Vielzahl von Schleifkörpern mit unterschiedlichsten Werkstoffen und geometrischen Formen m Frage kommen; die Anwendung anderer Schleifstoffe bei diesem Verfahren in Verbindung mit der Oberflachenbearbeitung von Rotoren oder Exzenterschnecken wird weiter erprobt.

Claims

PATENTANSPRUCHE

1. Rotor für eine Pumpe, insbesondere schneckenförmiger Rotor (22) für eine Exzenterschneckenpumpe (10), mit einer durch Gleitschliffkörper in einer Schleifemulsion geglätteter Oberflache (42) mit diffusem Schliff- bild dieser Oberflache.

2 Rotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine einer Haifischhaut etwa entsprechende SchliffOberfläche (42) mit diffuser Verteilung von kammartigen Graten (64) od.dgl. Erhebungen (66) .

3 Rotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine konturgenaue Gestalt der Oberfläche (42) nach dem SchleifVorgang .

4 Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Oberfläche (42) des aus Metallwerkstoff geformten Rotors (22) zwischen einer Schleifemulsion angeordnete Gleitschliffkörper durch die relative Bewegung zwischen ihr und den Gleitschliffkorpern geschliffen ist.

5. Verfahren zum Herstellen eines Rotors, insbesondere eines schneckenförmigen Rotors für eine Exzenter- schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der aus Metallwerkstoff geformte Rotor zwischen einer Schleifemulsion angeordnete Gleitschliff orper eingebracht und seine Oberflache durch die relative Bewegung zwischen ihr und den Gleitschliffkorpern geschliffen w rd.

6 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Rotor/en auf ein Bett aus der Schleifemulsion und den Gleitschleifkorpern aufgelegt und unter dessen Oberfläche/n bewegt werden. Verwendung eines Schleifbettes aus Gleitschleifkörpern mit einer Schleifemulsion zum Schleifen der Oberfläche eines Rotors nach einem der Ansprüche 1 bis 4.