WO2001029423A1 - Exzenterschneckenpumpe mit vollausgekleidetem stator - Google Patents

Exzenterschneckenpumpe mit vollausgekleidetem stator Download PDF

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WO2001029423A1
WO2001029423A1 PCT/DE2000/003647 DE0003647W WO0129423A1 WO 2001029423 A1 WO2001029423 A1 WO 2001029423A1 DE 0003647 W DE0003647 W DE 0003647W WO 0129423 A1 WO0129423 A1 WO 0129423A1
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WO
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eccentric screw
screw pump
motor according
jacket
lining
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PCT/DE2000/003647
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bruno Kächele
Original Assignee
Wilhelm Kächele GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • 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

  • Eccentric screw pumps consist of a tubular stator and a rotor running in it.
  • the rotor has the shape of a screw which also turns the interior of the stator, which is also designed as a screw.
  • the number of threads of the stator is greater than that of the rotor, so that the threads of the stator and rotor together define at least one sickle-shaped or banana-shaped chamber which moves in the shape of the rotor when it rotates.
  • a seal is used to seal the stator with respect to the other housing parts of the pump or the motor, which seal merges with the lining of the stator. This avoids any mechanical separation point between the lining and the seal, m the medium could penetrate and penetrate to the jacket. This type of seal also provides protection against detachment for the same reason.
  • a protective device is provided to prevent the lining from being removed.
  • This protective device can also act as a seal.
  • the jacket of the stator is preferably made of steel or a steel alloy, which on the one hand ensures low manufacturing costs and on the other hand high strength.
  • the stator can either be designed so that the jacket is a cylindrical smooth tube and only an elastomeric lining forms the screw, or the inner wall of the jacket already has a helical shape and the lining is applied with a constant wall thickness. In the former case, there is less friction and thus a lower driving force, while higher pressures can be achieved with the other embodiment.
  • connection means can either be formed by a cylindrical internal thread or by a connection flange.
  • the seal or the protective device can have a cylindrical shape or the shape of a disk-shaped ring.
  • a spreading or tensioning ring is expediently provided, which presses the lining against the cylindrical part of the jacket.
  • the tensioning or expanding element has the shape of a closed ring or the shape of a threaded screw.
  • the tensioning element is inserted by axial pressing, while in the other case the tensioning ring can be pulled up like a clockwork spring, so that the diameter is reduced, which makes it possible to insert the lining without axial force.
  • Fig. 1 shows an eccentric screw pump according to the invention in a perspective, schematic representation
  • FIG. 3 shows an alternative exemplary embodiment for the stator of the eccentric screw pump according to FIG. 1, likewise in a longitudinal section,
  • FIG. 4 and FIG. 5 two different clamping elements for the stator according to FIG. 3rd
  • the eccentric screw pump 1 shows a schematic, perspective illustration of an eccentric screw pump 1 according to the invention.
  • the eccentric screw pump 1 includes a pump head 2, a stator 3, with a roto illustrated in FIG. 2, and a connection head 5.
  • the pump head 2 has an essentially cylindrical housing 6, which is provided at one end with an end cover 7, through which a drive shaft 8 is guided in a sealed manner to the outside.
  • a connecting piece 9 Radially into the housing 6 is a connecting piece 9, which ends at a fastening flange 11.
  • a coupling piece in order to couple the drive shaft 8, which is connected to a drive motor, not shown, to the rotor 4 in a rotationally fixed manner.
  • the end of the housing 6 remote from the cover 7 is provided with a clamping flange 12, the diameter of which is larger than the diameter of the essentially cylindrical housing 6.
  • the clamping flange 12 contains a stepped bore 13 which is flush with the interior of the housing 6. In the stepped bore an unrecognizable abutment shoulder is formed against which the stator is pressed with 3 egg ⁇ nem end.
  • the connection head 5 has a clamping flange 14 which interacts with the clamping flange 12 and also contains a stepped bore in which the other end of the stator 3 is inserted.
  • a pipeline 15 leading away is aligned with the stepped bore.
  • the stator is tightly clamped between the two clamping flanges 12 and 14 with the aid of a total of 4 tie rods 16.
  • the two clamping flanges 12 and 14 are each provided with four mutually aligned bores 17 which lie on a pitch circle which is larger than the outer diameter of the housing 6 or the pipe 15.
  • the bores 17 pass through these bores 17 rod-shaped tie rod 16 therethrough.
  • nuts 18 are screwed onto the tie rods, with the aid of which the two clamping flanges 12 and 14 are tightened towards one another.
  • the stator 3 consists of a tubular jacket 19 with a constant wall thickness, which surrounds an interior 20.
  • the jacket 19 consists of steel, a standard alloy, light metal or a light metal alloy. It is shaped in such a way that its inner wall 21 takes the form of a multi-start screw. Seme outside 22 has a correspondingly similar shape with a diameter which is larger than the diameter of the interior of the casing 19 in accordance with the wall thickness of the casing 19.
  • the jacket 19 ends at its ends with end faces 23 and 24 which run at right angles with respect to a longitudinal axis 25.
  • the longitudinal axis 25 is also the axis of the casing 19 or the interior 20.
  • a Weggangigen screw has the cross-section of the interior space 20 and thus also the cross-section, the outer surface 22 surrounding each rectangular ⁇ lig longitudinal axis L to the saw 25, the shape of an oval similar to a racetrack.
  • a closing or reducing ring 26 sits on the jacket 19 on each end face.
  • the closing ring 26 contains a through-opening 27 which corresponds to the course of the outer surface 22 over the length of the closing ring 26.
  • the end ring 26 acts in the broadest sense like a nut that is to be screwed onto the thread that is defined by the jacket 19.
  • the length of the thread corresponds to the thickness of the end ring 26.
  • the end ring 26 is delimited radially outwards by a cylinder surface 28, which in the axial direction merges with a flat surface 29 which points away from the jacket 19.
  • Both end rings 26 are designed identically, although the wall thickness of the end ring 26 on the left side of the figure of the sectional view is smaller than the wall thickness of the end ring 26 on the right side. This is due to the fact that the cross-sectional profiles on the end face 23 are rotated by 90 ° with respect to the cross-sectional area on the end face 24.
  • Both end rings 26 project with their flat surface 29 slightly beyond the adjacent end surface 23 or 24.
  • a circumferential weld seam 31 by means of which the respective closure ring 26 is connected to the end face 23 or 24 in a materially bonded manner.
  • the jacket 19 is provided with a continuous lining 32 over its entire length.
  • the lining 32 consists of an elastomeric material, for example rubber, and has the same wall thickness at every point.
  • the lining 32 merges in one piece into a seal 33 or 34.
  • the seal 33 or the seal 34 each has the shape of a flat ring, the outer circumferential surface 35 of which is flush with the outer circumferential surface 28 of the respective end ring 26.
  • One side of the seal 34 is integrally connected to the flat surface 29 of the relevant end ring 26, while the flat surface lying away from it points away from the stator 3.
  • stator shown is inserted 3 m into the stepped bores 13 of the two clamping flanges 12, 14, the relevant seal 33, 34 rests on the shoulder of the stepped bore 13.
  • the clamping flanges 12 and 14 are pressed with their shoulders in a sealing manner against the seals 33 and 34.
  • the seals 33 and 34 pass over the lining 32 in one piece, ie without any separating surface. There is therefore no gap whatsoever connecting the interior 20 within the lining 32 to the inside 21 of the jacket 19 at any point.
  • aggressive media which can corrode the jacket 19, for example, there is no danger that the medium could penetrate to the jacket 19 through any separation gaps between the lining 32 and the seals 33, 34.
  • the inside 21 of the jacket 19 is effectively sealed. There is also no danger that the required medium will create the cohesive connection between the lining 32 and could damage the inside 21 of the jacket 19 and penetrates this separating surface.
  • seals 33 and 34 hermetically seal the interior 20 inside the lining 32 from the jacket 19, they also protect the separating surface between the lining 32 and the inside of the jacket 19 against detachment or the penetration of required medium, for example from the Pressure side.
  • the rotor 4 that rotates m the lining 32 generates a stan-ended flexing and seeks the off ⁇ clothing 32 m of its direction of rotation to take. Because of the sealing system and the preload with which the rotor 4 bears against the lining 32 and deforms it, the rotor 4 constantly pushes material of the lining 32 m in the circumferential direction in front of it during its rotational movement. This leads to the above-mentioned flexing work and the entrainment effect in the circumferential direction.
  • each volume element of the flex zone is held by adjacent regions of the lining in the m axial and m circumferential directions.
  • the medium to be requested penetrates between the lining 32 and the inside of the jacket 19 at the detached locations, which accelerates the progress of the detachment process in the longitudinal direction of the stator 3.
  • the integrally molded seals 33 and 34 prevent this effect. They ensure that for a volume element of the lining 32 there are similar fastening conditions at the front ends, as in a central region remote from the front end. The flex zone at the front end is thus also fixed by the seal and is thus connected to the jacket 19 at both axial ends. The integrally molded seal 33 and 34 mechanically protects the fluid connection between the lining 32 and the jacket 19 against dissolving or tearing.
  • stator 3 was explained in detail above using an eccentric screw pump as an application example.
  • an eccentric screw pump can also be operated as a motor if a medium is pressed through the stator 3 at high pressure. In this case, too, there are the same problems as were explained above using the eccentric screw pump.
  • Fig. 3 shows an exemplary embodiment of the stator 3, in which the protection for the fluid connection between the liner 32 and jacket 19 is in the foreground.
  • the jacket 19 is provided with a short cylindrical section at each of its two ends.
  • a tubular, cylindrical connecting piece 38, 39 is welded to each of the two end faces 23, 24, which now run exactly circularly.
  • the weld seam can be seen at 41 and 42 respectively.
  • Each connecting pipe piece 38, 39 contains an internal thread 43 that begins at the outer end and a piece far m leads the connecting piece 38 or 39 into it.
  • each connecting pipe piece 38, 39 forms a cylindrically smooth surface or 45.
  • the liner 32 as can be seen in FIG. 3, is pulled up to m this cylindrical region 44 or 45 and ends in a conical surface 46 or 47 the inner end of the respective thread 43.
  • the area 48 or 49 of the lining corresponding to the cylindrical surfaces 44 and 45 is also circular cylindrical. There it is free of the helical profile that the lining 32 between these two loading range 48 and 49.
  • the clear width of the cylindrical sections 48 and 49 is larger than the maximum diameter of the helical cross-sectional profile which is enclosed by the lining 32.
  • Each clamping ring 51 consists of a cylindrical sleeve 52 which carries on its outer circumferential side two bead-like ribs 53 which run in the circumferential direction.
  • the stator 3 shown in FIG. 3 is tubular pieces with the aid of the connection ⁇ 38, 39 screwed to the other housing parts.
  • the housing parts have tubular projections which are provided with an external thread and are provided on the free end face with a conical surface which faces the Cone surface 46 or 47 of the lining 32 is complementary. When screwing tight, an additional seal can be achieved.
  • Fig. 5 shows a clamping element 51, which can be used without axial force, the cylindrical sections 48 and 49.
  • the tensioning element 51 according to FIG. 5 shows the shape of a cylindrical helical spring with several turns 54 separated from one another in the m axial direction.
  • the helical spring ends at two turn ends 55 and 56, which are suitable for receiving a tool. If the ends 55 and 56 are moved towards one another in the winding direction with the aid of a tool, the outer diameter of the tensioning element 51 is reduced accordingly. Depending on how far the spring is wound in this way, its outer diameter can be reduced to a diameter which is smaller is the inner diameter of the unloaded cylindrical sections 48 and 49.
  • the clamping element 51 can thus be used without axial force.
  • the tensioning element 51 strives to assume the original shape with a large diameter and in doing so presses the lining 32 radially outward against the cylindrical sections ⁇ ⁇ and d 45.
  • seals or protective devices 33, 34 are provided on the front ends of the jacket 19, which pass over into the elastomeric lining 32 of the jacket 19. In this way, a better sealing of the inside 21 of the casing 19 from the required medium and also detachment of the material-flow connection between the casing 19 and the lining 32 can be effectively prevented.

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Abstract

Bei einer Exzenterschneckenpumpe bzw. einem Exzenterschneckenmotor (1) sind an den Stirnenden des Mantels (19) Dichtungen bzw. Schutzeinrichtungen (33, 34) vorhanden, die einstückig in die elastomere Auskleidung (32) des Mantels (19) übergehen. Hierdurch kann eine bessere Abdichtung der Innenseite (21) des Mantels (19) gegenüber dem geförderten Medium und außerdem ein Ablösen der stoffflüssigen Verbindung zwischen dem Mantel (19) und der Auskleidung (32) wirksam verhindert werden.

Description

Exzenterschneckenpumpe mit vollausσekleidetem Stator
Exzenterschneckenpumpen setzten sich aus einem rohr- formigen Stator und einem darin laufenden Rotor zusammen. Der Rotor hat d e Gestalt einer Schraube, die sicn m αe ebenfalls als Schraube ausgebildeten Innenraum des Stators dreht. Die Anzahl der Gewindegange des Stators ist großer als die des Rotors, so dass die Gewindegange von Stator und Rotor zusammen wenigstens eine sichel- oder bananen-formige Kammer definieren, die sich bei der Drehung des Rotors in Forαemchtung bewegt.
Um das Abdichten zwischen dem Stator und dem Rotor zu gewährleisten, ist der Stator mit einer elastomeren Aus¬ kleidung versehen, die nachgiebig von den Gewindespitzen des Stators verformt wird.
Mit der Hilfe derartiger Pumpen werden zähflüssige und/oder aggressive Medien, die gegebenenfalls auch feste Partikel enthalten gefordert. Das Transportieren der Medien mit Hilfe der Exzenterschneckenpumpe und die Reibung zwischen Rotor und Statorinnenwand fuhren zu Scherkräften an der Auskleidung. Insbesondere an den Enden des Stators, dort wo die Auskleidung aufhört, neigt die Scherwirkung dazu, den stoffschlüssigen Verbund zwischen der Auskleidung und dem Mantel des Stators aufzulösen. Außerdem bietet s ch hier dem Medium eine Angriffsstelle zum Auflosen der stoff- schlussigen Verbindung zwischen der Auskleidung und dem Statormantel. Sobald die stoffschlüssige Verbindung aufgehoben ist, tritt Medium in diesen Spalt ein, was zur alsbaldigen Zerstörung des Stators fuhrt. Besonders gefahrlich ist überhitztes Wasser, wie es beim Pumpen von 01 aus ölhaltigen Sandschichten auftritt.
Ein weiteres Problem ist das Fordern von aggressiven Medien, die im allgemeinen die elasto ere Auskleidung nicht angreifen, jedoch das sonstige Material des Stators. Auch hier ist die Übergangsstelle zwischen dem Stator und den übrigen Gehauseteilen der Exzenterschneckenpumpe kritisch.
In der Vergangenheit hat man versucht diese Probleme durch die Verwendung von zusätzlichen Dichtungen im An- schlussbereich einigermaßen m Griff zu bekommen. Es hat sich gezeigt, dass damit langfristig weder das Ablosen der Auskleidung von dem Mantel noch die Korrosion des Mantels m den Griff zu bekommen sind.
Ähnliche Verhältnisse liegen bei Exzenterpumpen vor, wie sie im Untertagebetrieb angewendet werden, wobei hier der Rotor mit Hilfe des unter Druck einströmenden Mediums m Umdrehungen versetzt wird. Die dabei auftretenden sehr hohen Drucke und das Medium neigen ebenfalls dazu, die Auskleidung abzulösen, indem sie m den Bereich zwischen der Auskleidung und dem Mantel eindringen.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung eine Exzenterschneckenpumpe bzw. einen Exzenterschneckenmotor zu schaffen, bei dem das Material des Statormantels wirksam gegen Korrosion geschützt ist bzw. eine Exzenterschneckenpumpe oder einen Exzenterschneckenmotor zu schaffen, bei dem nicht die Gefahr besteht, dass sich die Auskleidung an einem der Enden von dem Statormantel lost.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß durch die Exzenterschneckenpumpe bzw. den Exzenterschneckenmotor mit dem Merkmalen des Anspruches 1 oder des Anspruches 2 gelost.
Bei der erfmdungsgemaßen Losung wird zur Abdichtung des Stators gegenüber den sonstigen Gehauseteilen der Pumpe bzw. des Motors eine Dichtung verwendet, die emstuckig m die Auskleidung des Stators übergeht. Dadurch wird jegliche mechanische Trennstelle zwischen Auskleidung und Dichtung vermieden, m die Medium eindringen und bis zum Mantel vordringen konnte. Diese Art der Dichtung bringt gleichzeitig den Schutz gegen Ablösen und zwar aus demselben Grund.
Gemäß der anderen Losung ist eine Schutzeinrichtung vorgesehen, die das Ablosen der Auskleidung verhindern soll. Auch diese Schutzeinrichtung wiederum kann als Dichtung wirken.
In beiden Fallen hangt es von den Druckverhaltnissen und der Art des Mediums ab, ob die Dichtwirkung oder die Schutzwirkung gegen Ablosen im Vordergrund steht. Der Mantel des Stators besteht vorzugsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung, was einerseits gunstige Herstellungskosten und andererseits eine hohe Festigkeit gewährleistet .
Der Stator kann entweder so gestaltet sein, dass der Mantel ein zylindrisch glattes Rohr ist und lediglich eine elastomere Auskleidung die Schraube bildet, oder die Innenwand des Mantels hat bereits eine schraubenförmige Gestalt und die Auskleidung ist mit konstanter Wandstärke aufgetragen. Im ersteren Falle ergibt sich eine geringere Reibung und damit eine geringere Antriebskraft, wahrend mit der anderen Ausfuhrungsform höhere Drucke zu erzielen sind.
Die Anschlussmittel können entweder von einem zylindrischen Innengewinde oder von einem Anschlussflansch gebildet sein.
Die Dichtung bzw. die Schutzeinrichtung können eine zylindrische Gestalt oder die Gestalt eines Scheiben-formigen Ringes haben.
Um die zylindrische Gestalt der Schutzeinrichtung wirksam im Mantel festzuhalten, ist zweckmaßigerweise ein Spreiz- oder Spannring vorgesehen, der die Auskleidung gegen den zylindrischen Teil des Mantels anpresst. Das Spannoder Spreizelement hat die Gestalt eines geschlossenen Rings oder die Gestalt einer menrgangigen Schraube. Im ersteren Falle wird das Spannelement durch axiales Pressen eingesetzt wahrend im anderen Falle der Spannring ähnlich einer Uhrwerksfeder aufgezogen werden kann, so dass sich der Durchmesser verringert, wodurch es möglich wird, das Spannelement ohne Axialkraft m die Auskleidung emzuset- zen ,
Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteranspruchen.
In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Exzenterschneckenpumpe gemäß der Erfindung in einer perspektivischen, schematischen Darstellung
Fig. 2 den Stator der Exzenterschneckenpumpe m einem Längsschnitt,
Fig. 3 ein alternatives Ausfuhrungsbeispiel für den Stator der Exzenterschneckenpumpe nach Fig. 1 ebenfalls in einem Längsschnitt,
Fig. 4 und Fig. 5 zwei unterschiedliche Spannelemente für den Stator nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt m einer schematisierten, perspektivischen Darstellung e ne erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe 1. Zu der Exzenterschneckenpumpe 1 gehören ein Pumpenkopf 2, ein Stator 3, m dem sich ein m Fig. 2 abgebrochen veranschaulichter Roto, sowie ein Anschlusskopf 5.
Der Pumpenkopf 2 weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 6 auf, das an einem Stirnende mit einem Abschlussdeckel 7 versehen ist, durch den abgedichtet eine Antriebswelle 8 nach außen gefuhrt ist. In das Gehäuse 6 mundet radial ein Anschlussstutzen 9, der an einem Befestigungsflansch 11 endet. Im Inneren des Geh uses 6 befindet sich, wie bei wie bei Exzenterschneckenpumpen üblich, ein Kupplungsstuck, um die Antriebswelle 8, die an einen nicht dargestellten Antriebsmotor angeschlossen ist, mit dem Rotor 4 drehfest zu kuppeln.
Das von dem Deckel 7 abliegende Stirnende des Gehäuses 6 ist mit einem Spannflansch 12 versehen, dessen Durchmesser großer ist als der Durchmesser des im wesentlichen zylindrischen Gehäuses 6. Der Spannflansch 12 enthalt eine Stufenbohrung 13, die mit dem Innenraum des Gehäuses 6 fluchtet. In der Stufenbohrung ist eine nicht erkennbare Anlageschulter ausgebildet, gegen die der Stator 3 mit ei¬ nem Ende angepresst wird.
Der Anschlusskopf 5 verfugt über einen mit dem Spann- flansch 12 zusammenwirkenden Spannflansch 14, der ebenfalls eine Stufenbohrung enthalt, m der das andere Ende des Stators 3 eingesetzt ist. Mit der Stufenbohrung fluchtet eine wegführende Rohrleitung 15. Zwischen den beiden Spannflanschen 12 und 14 ist mit Hilfe von insgesamt 4 Zugankern 16 der Stator abgedichtet festgespannt. Zur Aufnahme der insgesamt 4 Zuganker 16 sind die beiden Spannflansche 12 und 14 mit jeweils vier miteinander fluchtenden Bohrungen 17 versehen, die auf einem Teilkreis liegen, der großer ist als der Außendurchmesser des Gehäuses 6 bzw. des Rohres 15. Durch diese Bohrungen 17 fuhren die stangen-formigen Zuganker 16 hindurch. Auf der von dem gegenüberliegenden Spannflansch 12 bzw. 14 abliegenden Seite sind auf αie Zuganker 16 Muttern 18 aufgeschraubt, mit deren Hilfe die beiden Spannflansche 12 und 14 aufeinander zu festgezogen werden.
Der Stator 3 besteht, wie Fig. 2 zeigt aus einen rohr- formigen Mantel 19 mit konstanter Wandstärke, der einen Innenraum 20 umgibt. Der Mantel 19 besteht aus Stahl, einer Stanllegierung, Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegie- rung. Er ist so geformt, dass seine Innenwand 21 die Außengestalt einer mehrgängigen Schraube bekommt. Seme Außenseite 22 hat eine entsprechend ähnliche Gestalt mit einem Durchmesser, der entsprechend der Wandstarke des Mantels 19 großer ist als der Durchmesser des Innenraums des Mantels 19.
Der Mantel 19 endet an seinen Stirnenden mit Stirnflachen 23 und 24, die bezüglich einer Langsachse 25 rechtwinkelig verlaufen. Die Langsachse 25 ist auch die Achse des Mantels 19, bzw. des Innenraums 20.
Im einfachsten Falle einer zweigangigen Schraube hat der Querschnitt des Innenraums 20 und damit auch der Querschnitt, den die Außenflache 22 umgibt, jeweils rechtwinke¬ lig zu der L ngsachse 25 gesehen, die Gestalt eines Ovals ähnlich einer Rennbahn. Um diese ovale Geometrie an die Stufenbohrung 13 anzupassen, sitzt auf dem Mantel 19 auf jedem Stirnende ein Abschluss- oder Reduzierring 26. Der Abschlussring 26 enthalt eine Durchgangsoffnung 27, die mit dem Verlauf der Außenflache 22 über die Lange des Abschlussrings 26 übereinstimmt. Mit anderen Worten, der Abschlussring 26 wirkt im weitersten Sinne wie eine Mutter, die auf das Gewinde, das durch den Mantel 19 definiert ist, aufzuschrauben ist. Die Lange des Gewindes entspricht der Dicke des Abschlussringes 26.
Radial nach außen wird der Abschlussring 26 von einer Zylmderflache 28 begrenzt, die axialer Richtung eine Planflache 29 übergeht, die von dem Mantel 19 weg zeigt.
Beide Abschlussringe 26 sind identisch gestaltet, obwohl die Wandstarke des Abschlussrings 26 auf der linken Seite der Figur der Schnittdarstellung kleiner ist als die Wandstarke des Abschlussrings 26 auf der rechten Seite. Dies hat seine Ursache darin, dass die Querschnittsproflle an der Stirnflache 23 gegenüber der Querschnittsflache an der Stirnflache 24 um 90° gedreht sind.
Beide Abschlussringe 26 stehen mit ihrer Planflache 29 geringfügig über die benachbarte Stirnflache 23 bzw. 24 über. In dem so entstehenden Kehlbereich zwischen der Wand der Bohrung 27 und der Stirnflache 23 bzw. 24 befindet sich eine umlaufende Schweißnaht 31, über die der jeweilige Ab- schlussrmg 26 mit der Stirnflache 23 bzw. 24 stoffschlus- sig verbunden ist.
Auf der Innenseite 21 st der Mantel 19 über seine gesamte Lange mit einer durchgehenden Auskleidung 32 verse- hen. Die Auskleidung 32 besteht aus einem elastomeren Material beispielsweise Gummi und weist an jeder Stelle dieselbe Wandstarke auf.
An beiden Stirnenden des Mantels 19 geht die Auskleidung 32 jeweils emstuckig in eine Dichtung 33 bzw. 34 über. Die Dichtung 33 bzw. die Dichtung 34 hat jeweils die Gestalt eines planen Rings, dessen Außenumfangsflache 35 mit der Außenumfangs flache 28 des jeweiligen Abschlussrings 26 bundig ist. Die eine Seite der Dichtung 34 ist stoff- schlussig mit der Planflache 29 des betreffenden Abschlussrings 26 verbunden, wahrend die davon abliegende Planflache von dem Stator 3 weg zeigt.
Wenn der gezeigte Stator 3 m die Stufenbohrungen 13 der beiden Spannflansche 12, 14 eingesteckt wird, liegt die betreffenden Dichtung 33, 34 auf der Schulter der Stufenbohrung 13 auf. Durch anspannen der Zuganker 16 werden die Spannflansche 12 und 14 mit ihren Schultern dichtend gegen die Dichtungen 33 und 34 angepresst.
W e oben erwähnt gehen die Dichtungen 33 und 34 emstuckig d.h. ohne jegliche Trennflache n die Auskleidung 32 über. Damit gibt es keinerlei Spalt, der an irgendeiner Stelle den Innenraum 20 innerhalb der Auskleidung 32 mit der Innenseite 21 des Mantels 19 verbindet. Beim Fordern von aggressiven Medien, die beispielsweise den Mantel 19 korrodieren lassen, besteht keine Gefahr, dass das Medium durch irgendwelche Trennspalte zwischen der Auskleidung 32 und den Dichtungen 33, 34 zum Mantel 19 vordringen konnte. Die Innenseite 21 des Mantels 19 ist wirksam abgedichtet. Es besteht auch keine Gefahr, dass das geforderte Medium die stoffschlussige Verbindung zwischen der Auskleidung 32 und der Innenseite 21 des Mantels 19 beschädigen konnte und diese Trennflache eindringt.
Abgesehen davon, dass die Dichtungen 33 und 34 hermetisch den Innenraum 20 im Inneren der Auskleidung 32 gegenüber dem Mantel 19 abriegeln, schützen sie auch die Trennflache zwischen der Auskleidung 32 und der Innenseite des Mantels 19 gegen Ablosen oder das Eindringen von geforderten Medium beispielsweise von der Druckseite her.
Der Rotor 4, der sich m der Auskleidung 32 dreht, erzeugt eine standige Walkarbeit und ist bestrebt die Aus¬ kleidung 32 m seiner Drehrichtung mitzunehmen. Wegen der dichtenden Anlage und der Vorspannung, mit der der Rotor 4 an der Auskleidung 32 anliegt und diese verformt, schiebt der Rotor 4 wahrend seiner Drehbewegung standig Material der Auskleidung 32 m Umfangsrichtung vor sich her. Dies fuhrt zu der oben erwähnten Walkarbeit und der Mitnahmewirkung in Umfangsrichtung.
In einem mittleren Bereich der Auskleidung 32 ist jedes Volumenelement der Walkzone jeweils durch angrenzende Bereiche der Auskleidung m axialer und m Umfangsrichtung festgehalten.
Diese Bedingung gilt beim Stand der Technik jedoch nicht für die Stirnenden der Auskleidung. Ein am Rand lie¬ gendes Volumenelement weist eine freie Seitenkante auf, an der die Walkkrafte ausschließlich durch den stoffschlussi¬ gen Verbund des Volumenelements aufgenommen werden. Es gibt hier kein benachbartes Volumenelement, das die Kräfte mit aufnimmt, weshalb am Rand eine erhöhte Gefahr besteht, dass durch die Walkarbeit die stoffschlussige Verbindung zwi- sehen der Auskleidung 32 und dem Mantel 19 aufgelost wird. Damit wurde m diesem Bereich die Auskleidung 32 lose und der Effekt, der ursprünglich nur am Ende der Auskleidung 32 aufgetreten ist, verlagert sich zunehmend in Richtung auf die axiale Mitte d.h. in Richtung auf das andere Stirnende des Stators 3.
Sobald die stoffschlüssige Verbindung geschadigt ist, dringt zu forderndes Medium zwischen die Auskleidung 32 und die Innenseite des Mantels 19 an den abgelösten Stellen ein, was ein fortschreitenden des Ablosungsprozesses m Längsrichtung des Stators 3 beschleunigt.
Die emstuckig angeformten Dichtungen 33 und 34 verhindern diesen Effekt. Sie sorgen dafür, dass für ein Volumenelement der Auskleidung 32 auch an den Stirnenden ähnliche Befestigungsverhaltnisse herrschen, wie einem von dem Stirnende abliegenden mittleren Bereich. Die Walkzone am Stirnende wird damit auch durch die Dichtung fixiert und ist somit an beiden axialen Enden mit dem Mantel 19 verbunden. Die emstuckig angeformte Dichtung 33 und 34 schützt mechanisch die stoffflussige Verbindung zwischen der Auskleidung 32 und αem Mantel 19 gegen Auflosen bzw Abreißen.
Welcher Effekt im Vordergrund steht, hangt von den Einsatzbedingungen der Exzenterschneckenpumpe 1 ab. Bei¬ spielsweise kann die vollständige Abdichtung gegen korrosi¬ ve Medien unbedeutend sein, wahrend der mechanische Schutz gegen Beschädigung der wesentliche Aspekt ist. Umgekehrt kann bei Exzenterschneckenpumpen mit geringem Druck unter Umstanden ohnehin keine Gefahr für die stoffflussige Verbindung zwischen der Auskleidung 32 und dem Mantel 19 bestehen, wahrend es ausschließlich um den Schutz des Mantels 19 gegen korrosive Medien geht.
Die erf dungsgemaße Ausfuhrung des Stators 3 wurde oben ausführlich anhand einer Exzenterschneckenpumpe als Anwendungsbeispiel erläutert. Der Fachmann weiß jedoch, dass eine Exzenterschneckenpumpe auch als Motor betrieben werden kann, wenn ein Medium mit hohem Druck durch den Stator 3 hindurch gepresst wird. Auch m diesem Falle bestehen die gleichen Probleme, wie sie oben anhand der Exzenterschneckenpumpe erläutert wurden.
Fig. 3 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel des Stators 3, bei dem der Schutz für die stoffflüssige Verbindung zwischen Auskleidung 32 und Mantel 19 im Vordergrund steht.
Der Mantel 19 ist an seinen beiden Stirnenden jeweils mit einem kurzen zylindrischen Abschnitt versehen. An ede der beiden Stirnflachen 23, 24, die nunmehr exakt kreisförmig verlaufen, ist ein rohr-formiges, zylindrisches An- schlussstuck 38, 39 angeschweißt. Die Schweißnaht ist bei 41 bzw. 42 zu erkennen. Jedes Anschlussrohrstuck 38, 39 enthalt ein Innengewinde 43, dass am außenliegenden Stirnende beginnt und ein Stuck weit m das Anschlussronrstuck 38 bzw. 39 hineinfuhrt. Am mnenliegenden Ende bildet jedes Anschlussrohrstuck 38, 39 eine zylindrisch glatte Flache bzw. 45. Die Auskleidung 32 ist, w e Fig. 3 erkennen lasst, emstuckig bis m diesen zylindrischen Bereich 44 bzw. 45 vorgezogen und endet in einer Kegelflache 46 bzw. 47 vor dem innenliegenden Ende des jeweiligen Gewindes 43. Der mit den zylindrischen Flachen 44 und 45 korrespondierende Bereich 48 bzw. 49 der Auskleidung ist ebenfalls kreisrund zylindrisch. Sie ist dort frei von dem schraubenförmigen Profil, das die Auskleidung 32 zwischen diesen beiden Be- reichen 48 und 49 aufweist. Die lichte Weite der zylindrischen Abschnitte 48 und 49 ist großer als der Maximaldurchmesser des schraubenförmigen Querschnittsproflls, das von der Auskleidung 32 umschlossen ist.
Durch diesen geraden Auslauf wird bereits verhindert, dass dort bei der Rotation des Rotors 4 Walkarbeit entsteht. Um die stoffflussige Verbindung zusätzlich zu schützen und abzudichten, werden m die beiden zylindrischen Abschnitte 48 und 49 Spannelemente 51 eingesetzt, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind. Jeder Spannring 51 besteht aus einer zylindrischen Hülse 52, die auf ihrer Außenumfangsseite zwei wulstartige Rippen 53 tragt, die m Umfangsrichtung umlaufen .
Bei der Herstellung wird von edem Ende her in den Stator 3 ein derartiger Spannring 51 emgepresst, so dass er nach dem Einsetzen die Auskleidung 32 im Bereich der zylindrischen Abschnitte 48 und 49 fest gegen die zylindri¬ schen Flachen 44 und 45 anpresst. Zusätzlich zu der stoff- flussigen Verbindung, wird die Auskleidung 32 dort durch die Spannringe 51 angepresst gehalten. Selbst wenn die stoffflüssige Verbindung m diesem Bereich nicht perfekt sein sollte, wird sie dort von den Spannringen 52 ReiD- schlussverbmdung mit den zylindrischen Flachen 44 und 45 festgehalten. Außerdem entsteht eine verbesserte Abdichtung .
Der Stator 3 nach Fig. 3 wird mit Hilfe der Anschluss¬ rohrstucke 38, 39 mit den übrigen Gehauseteilen verschraubt. Die Gehauseteile weisen hierzu mit Außengewinde versehene rohr-formige Fortsatze auf, die an der freien Stirnseite mit einer Kegelflache versehen sind, die zu der Kegelflache 46 bzw. 47 der Auskleidung 32 komplementär ist. Beim Festschrauben kann so eine zusätzliche Abdichtung erzielt werden.
Fig. 5 zeigt ein Spannelement 51, das sich ohne Axialkraft die zylindrischen Abschnitte 48 und 49 einsetzen lasst. Das Spannelement 51 nach Fig. 5 zeigt die Gestalt einer zylindrischen Schraubenfeder mit mehreren m axialer Richtung voneinander getrennten Windungen 54. Die Schraubenfeder endet bei zwei Windungsenden 55 und 56, die zur Aufnahme eines Werkzeugs geeignet sind. Wenn mit Hilfe eines Werkzeugs die Ende 55 und 56 im Wicklungssinn aufeinander zu bewegt werden, verringert sich entsprechend der Außendurchmesser des Spannelementes 51. Je nach dem wie weit auf diese Weise die Feder aufgezogen wird, kann ihr Außendurchmesser auf einen Durchmesser verringert werden, der kleiner ist als der Innendurchmesser der unbelasteten zylindrischen Abschnitte 48 und 49. Damit lasst sich das Spannelement 51 ohne Axialkraft einsetzen. Wenn die Enden 55 und 56 sodann freigegeben werden, ist das Spannelement 51 bestrebt die ursprüngliche Gestalt mit großem Durchmesser anzunehmen und druckt dabei die Auskleidung 32 radial nach außen fest gegen die zylindrischen Abschnitte Λ Δ und 45.
Die erfmdungsgemaße Losung wurde oben anhand von Statoren erläutert, bei denen sowohl der Mantel 19 als auch die Auskleidung 32 jeweils eine konstante Wandstarke haben. Die Anwendung der emstuckig angeformten Dichtungen bzw. Schutzeinrichtungen ist jedoch hierauf nicht beschrankt. Sie können ebenfalls bei Statoren eingesetzt werden, bei denen der Mantel ein glattes zylindrisches Rohr und die Auskleidung auf der Außenseite zylindrisch ist wahrend sie lediglich auf der Innenseite den schraubenförmigen Verlauf zeigt .
Bei einer Exzenterschneckenpumpe bzw. einem Exzenterschneckenmotor 1 sind an den Stirnenden des Mantels 19 Dichtungen bzw. Schutzeinrichtungen 33, 34 vorhanden, die emstuckig in die elastomere Auskleidung 32 des Mantels 19 übergehen. Hierdurch kann eine bessere Abdichtung der Innenseite 21 des Mantels 19 gegenüber dem geforderten Medium und außerdem em Ablosen der stoffflussigen Verbindung zwischen dem Mantel 19 und der Auskleidung 32 wirksam verhindert werden.

Claims

Ansprüche :
1. Exzenterschneckenpumpe (1) oder -motor
mit einem Stator (3), der einen rohrformigen Mantel (19) aus einem festen Material mit einer Innenseite (21) und einer Außenseite (22) aufweist und der an wenigstens einem seiner beiden Enden mit einem Anschlussmittel (26, 38,39) versehen ist, an das em Pumpen- oder Motorgehause- teil (2,5) anschließbar ist,
mit einer m dem Mantel (19) befindlichen Auskleidung (32), die über einen Bereich ihrer Lange eine schraubenför¬ mige Bohrung (29) bildet, und
mit einer Dichtung (33,34,48,49), die an dem Anschlussmittel (26,38,39) vorhanden ist und emstuckig in die Auskleidung (32) übergeht, um den Stator (3) gegen das Pumpen- oder Motorgehauseteil (2,5) abzudichten.
2. Exzenterschneckenpumpe (1) oder -motor
mit einem Stator (3), der einen rohrformigen Mantel (19) aus einem festen Material mit einer Innenseite (21) und einer Außenseite (22) aufweist und der an wenigstens einem seiner beiden Enden mit einem Anschlussmittel (26, 38,39) versehen ist, an das em Pumpen- oder Motorgehause- teil (2,5) anschließbar ist,
mit einer in dem Mantel (19) befindlichen Auskleidung (32) , die über einen Bereich ihrer Lange eine schraubenför¬ mige Bohrung (20) bildet und mit ihrer Außenflache stoff- schluss g mit der Innenseite (21) des Mantels (19) verbun- den ist , und
mit einer Schutzeinrichtung (33,34), um die stoff- schlussige Verbindung gegen Ablosen zu schützen.
3. Exzenterschneckenpumpe oder - motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (19) aus Stahl oder einer Stahllegierung oder Leichtmetall oder einer Leichtmetalilegierung besteht.
4. Exzenterschneckenpumpe oder - motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (19) eine konstante Wandstarke aufweist.
5. Exzenterschneckenpumpe oder - motor nach den An¬ sprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (20) des Mantels eine schraubenförmige Gestalt aufweist.
6. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Außenseite (22) des Mantels (19) der Kontur der Innen¬ seite (21) des Mantels (19) folgt.
7. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den An¬ sprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (19) wenigstens an einem Ende m eine zylindrischen Abschnitt (38,39) übergeht.
8. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das An¬ schlussmittel (26,38,39) von einem Innengewindeabschnitt (38,39) gebildet ist.
9. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmittel (26,38,39) eine radial nach außen sich erstreckende Flache (29,46,47) aufweist.
10. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach außen sich erstreckende Flache (29) eine Planflache ist.
11. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (32) von einem Elastomer gebildet ist.
12. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (32) im Bereich der schraubenförmigen Bohrung (20) eine konstante Wandstärke aufweist.
13. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich¬ tung (33,34,48,49) und die Schutzeinrichtung (33,34,48,49) miteinander identisch sind.
14. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (33,34,48,49) und die Schutzeinrichtung (33,34,48,49) miteinander emstuckig verbunden sind.
15. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich¬ tung und/oder die Schutzeinrichtung (33,34,48,49) von einer axialen Verlängerung der Auskleidung (32) gebildet ist.
16. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung und/oder die Schutzeinrichtung (33, 34 , 48, 49) eine zylindrische Gestalt aufweist.
17. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung und/oder die Schutzeinrichtung (33,34,48,49) in dem zylindrischen Abschnitt (38,39) des Mantels (19) angeordnet ist.
18. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtung und/oder die Schutzeinrichtung (33, 34 , 48 , 9) em Spannelement (51) zugeordnet ist.
19. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach Anspruch
18, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (51) em rohrformiger Ring ist.
20. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach Anspruch
19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (51) als Feder ausgebildet ist.
21. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den An¬ sprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich¬ tung und/oder die Schutzeinrichtung (33, 34 , 48, 49) von einem radial sich erstreckenden Fortsatz gebildet ist.
22. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den An¬ sprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich¬ tung und/oder die Schutzeinrichtung (33, 34 , 48, 9) eine scheibenrmgformige Gestalt aufweist.
23. Exzenterschneckenpumpe oder -motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtung und/oder die Schutzeinrichtung (33, 34, 48 , 49) auf der Planfläche (29) befindet.
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