WO2016086911A1 - Längenausgleichsvorrichtung - Google Patents

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WO2016086911A1
WO2016086911A1 PCT/DE2015/000572 DE2015000572W WO2016086911A1 WO 2016086911 A1 WO2016086911 A1 WO 2016086911A1 DE 2015000572 W DE2015000572 W DE 2015000572W WO 2016086911 A1 WO2016086911 A1 WO 2016086911A1
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WO
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bellows body
bellows
stator
length compensation
compensation device
Prior art date
Application number
PCT/DE2015/000572
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Voit
Christian Kneidl
Hisham Kamal
Johann Kreidl
Thomas Streubel
Original Assignee
Netzsch Pumpen & Systeme Gmbh
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Publication date
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Priority to AU2015357838A priority patent/AU2015357838B2/en
Priority to KR1020177017951A priority patent/KR20170091687A/ko
Priority to EP15841038.1A priority patent/EP3227555A1/de
Priority to CN201580066076.7A priority patent/CN107002668B/zh
Priority to JP2017529770A priority patent/JP2017536507A/ja
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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
    • 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

  • the invention relates to a length compensating device, in particular for an eccentric screw pump with a rotor and an axially adjustable stator, wherein the length compensating device is associated with the stator.
  • the invention further relates to an eccentric screw pump with a length compensation device.
  • the eccentric screw pump is one of the rotating positive displacement pumps whose pump section has a rotating part (rotor) and a fixed part (stator).
  • the rotor is helically formed with a large pitch and flight depth and relatively small core diameter.
  • the stator has one more thread and has twice the pitch length of the rotor. Between the rotor and the stator arise so pumping chambers, which move continuously from the inlet to the outlet side.
  • the stator consists of an elastomeric body and a stator shell surrounding the elastomeric body. The elastomeric body effects a seal between the rotor and stator, which is generated by the fact that the inner contours of the stator are smaller than the outer contours of the rotor. Due to the bias creates an uninterrupted sealing line, which seals the successive delivery chambers and allows the construction of a delivery pressure.
  • DE 1303705 discloses an eccentric screw pump whose internal diameter of the stator can be narrowed by compression, wherein the housing inner wall and the outer surface of the elastic stator are conical and the stator is axially adjustable in the housing. Compensation elements are provided between pump housing and stator. This is intended to ensure that after prolonged operation wear and tear can be compensated by adjusting the stator in the axial direction.
  • the eccentric chord pump has a stator jacket and an elastic stator lining arranged therein, a stop being provided at both ends of the elastic stator lining for its axial limitation and means being provided at least at one end for changing the axial position of the stop.
  • the setting of the stator jacket has a tensile or compressive force on the elastic stator lining, which changes the pressure on the rotor and thus the preload.
  • the inner cross section of the lining is correctable.
  • adjusting rings or shims are used, wherein the adjusting ring can also be arranged movably in an adjusting device to act positively on the stator lining during a pump operation.
  • the adjusting ring is in contact with the fluid, so means are required to ensure a seal between the adjusting ring and the pump housing or stator shell can.
  • a compensating device with which the change in length of the stator due to the axial adjustment can be compensated without parts of the compensation device come into contact with the fluid.
  • the compensating device should preferably allow an axial guidance of the stator.
  • known from the prior art solutions of the above type are but insufficiently suitable.
  • the invention is therefore based on the object to provide a length compensation device for guiding a pumped medium, with which a change in length, in particular of the stator of an eccentric screw pump, is effectively and safely possible.
  • the length compensating device comprises at least one axially flexible supporting body in which a bellows body assigned to the supporting body is arranged to guide a conveying medium.
  • the invention is based on the consideration that a length compensation device or its parts are sensitive to dirt and therefore should not come into contact with the fluid. By using lubricants friction and wear could be kept low and a sealing effect could be increased. It should also be avoided as possible that operating materials such as oils and fats, for example, as a result seal wear and leaks, can get into the fluid.
  • the length compensation device has a support body which does not come into contact with the conveyor medium.
  • a bellows body is arranged, which is in contact with the conveying medium and through which the conveying medium can flow.
  • the support body is designed such that it can perform the axial movement of the bellows body with. This allows the entire length compensation device advantageously stretching or upsetting.
  • the bellows body can be in contact with the support body so that it can be supported directly on the support body.
  • the bellows body can also be coupled to achieve the support function via suitable means with the support body.
  • the support body is preferably pressure-tightly coupled to the bellows body, such that a fluid chamber between the support and bellows body is formed, which supports the bellows body in the radial direction.
  • the bellows body is thus exposed to no form-changing pressure load and thus remains substantially dimensionally stable.
  • a pressure sensor assigned to the fluid chamber is provided for measuring the pump internal pressure.
  • the pressure sensor is thus advantageously not in contact with the fluid and the measuring device, for example, can not clog.
  • the fluid in the fluid chamber thus serves as a pressure transmitter for pressure detection and can also be used as overpressure protection.
  • the support body may be formed from one or more compensation elements, wherein the compensation elements are in turn pressure-tightly coupled together.
  • the bellows body is preferably made of an elastically deformable plastic, which elastically deforms when setting the stator.
  • the support body may for example be integrally formed from a metallic material in the form of a bellows as compensation element.
  • the bellows points a sufficiently high radial stiffness to accommodate acting on the bellows body pressure forces can.
  • the bellows body has a funnel-like shape, which tapers towards the pump. This ensures that the bellows body assumes a flow-optimized shape even in the compressed state. Due to the special shape a compact design of the length compensation device is also possible because the bellows body can invagination when upsetting, which is not possible for example in a simple bellows and therefore requires comparatively more space in the axial direction in the compressed state.
  • the length compensation device is arranged product outlet side.
  • the arrangement and design of the pump-side drive elements can be so advantageously disregarded in the configuration of the device according to the invention.
  • the support bodies are designed as a cylinder-piston pairing, such that the cylinder is pressure-tightly coupled as a first outer compensation element with the piston as a second inner compensation element by preferably recesses for sealing means are introduced in the piston.
  • Pistons and cylinders are preferably designed such that the support body also serves as a guide means.
  • the bellows body to Sollfaltstellen can advantageously the shape of the bellows body are influenced in its compression.
  • the Sollfaltstellen can be generated, for example, in that the bellows body has a certain basic shape and / or by increasing or decreasing the material thickness at designated locations or areas. It is also conceivable attachment or insertion of auxiliary elements, for example in the form of a ring, which fluid chamber side to the
  • the areal regions of the bellows body may for this purpose have different material thicknesses and / or be arranged at an angle to one another.
  • the support body for regulating fluid within the fluid chamber has at least one closable opening or a valve.
  • fluid is introduced into the fluid chamber via a valve, wherein air displaced by fluid can escape at an opposite point of the support body.
  • the amount of fluid in the fluid chamber can be regulated in order to additionally influence the shape and the compression behavior of the bellows body.
  • a control device may be provided, which makes it possible, in dependence on measured parameters of the pump, to increase the pressure in the fluid chamber or to lower it.
  • the bellows body is designed such that the length compensation device in addition we can ⁇ ken as a shut-off.
  • the bellows body is formed of a highly elastic elastomer body.
  • a controllable pressure source in the fluid ⁇ chamber increases so far until the bellows body deformed and the Passage in the length compensation device seals. This ensures that, for example, assembly work on the pump or the conveyor system are made possible without additional shut-off devices.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that the medium flowing through the bulkhead by means of Belb stresses, in particular by an elastomeric bellows body, does not come into contact with the support body, in particular not in contact with the sealing elements.
  • a formed between the bellows body and the support body cavity can be filled with lubricating fluid, whereby seal and guide means are permanently lubricated protected against excessive wear.
  • the use of a relatively thin-walled bellows body is made possible, characterized in that the bellows body is not exposed to any significant change in shape high pressure load, thereby further improving its folding behavior.
  • a funnel-like shape of the bellows body a particularly short design is possible because of the bellows body can collapse in itself. It is also advantageous that only the bellows body, as a wear part or component with certain physical or chemical properties and requirements in terms of the pumped medium, can be easily replaced without replacing the entire length compensation device.
  • FIG 1 shows schematically the stator of an eccentric screw
  • FIG. 2 shows the length compensating device from FIG. 1 in the state of maximum deflection and the body of the bellows pushed on,
  • FIG. 3 shows the length compensation device from FIG. 1 in the state of maximum deflection and undipped bellows body
  • FIG. 4 shows a length compensation device in the state of maximum
  • Figure 5 is a length compensation device with a wave-like bellows body
  • Figuer 6 a length compensation device with a wave-like bellows body and a pressure sensor.
  • FIG. 1 shows the stator 2 of an eccentric screw pump with a length compensation device 4 connected thereto on the end side.
  • the stator 2 comprises an elastomer body 6, which is arranged inside a stator jacket 8, the stator 8 being coupled to a pump housing at its end, not shown here.
  • a cylinder-piston pairing serves as a two-part support body 10,12 of the length compensation device 4, wherein the piston 10 has circumferentially extending recesses 14, in which sealing means not shown here are arranged.
  • an elastomeric bellows body 16 is arranged, which is clamped pressure-tight stator between a stator 18 and the piston 10 and a pressure-side pump flange 20 and the cylinder 12.
  • the piston 10 On its side facing the bellows body 16, the piston 10 is provided in each case with a bevel on the end side in order to keep a mechanical load on the bellows body 16 as small as possible.
  • a fluid chamber 22 formed between the bellows body 16 and the support body 10, 12 is filled with a lubricating fluid (not shown). Via a lower valve opening 24 in the cylinder 12, the fluid can be filled, wherein over an opposite opening 26 in the cylinder 12 air can escape during a filling process. So that no fluid can escape from the opening 26 and the desired support effect for the bellows body 16 can be achieved, the opening 26 is again closed pressure-tight after the filling process.
  • the bellows body 16 has seen in the axial direction different wall thicknesses, the wall thickness on the side of the pump flange 18 is lower than on the stator side. This results in a sufficiently high rigidity of the bellows body 16 in an area which should not or only slightly deform. An achieved change in shape upon activation of the length compensation device 4 thus occurs essentially only in a designated area.
  • a length compensation device 4 in a state of maximum positive and maximum negative deflection is shown in Figures 2 and 3.
  • the bellows body 16 shown in Figure 2 assumes the shape shown in the inverted state due to its basic shape and different material thickness.
  • Fig. 3 shows the bellows body 16 in its basic form without elastic deformation within the length compensation device in the state of maximum positive deflection.
  • a length compensating device 4 is shown analogously to FIG. 2 without illustrated recesses for sealing elements, which comprises an inverted bellows body 16, but because of its particular configuration has Sollfaltstellen, in particular closed Sollfaltlinien 28 which extend in the periphery of the bellows body 16.
  • the bellows body 16 has for this purpose in the periphery a plurality of surface portions 30, which cause the desired shape when compressing the bellows body 16.
  • the surface portions 30 are arranged at least in the non-deformed state of the bellows body 16 at an angle to each other, wherein the transitions form the desired fold lines 28 from one surface to the adjacent surface. Via fluid (shown dotted) in the fluid chamber 22, between the bellows body 16 and the support body 10,12, the bellows body 16 is supported.
  • a bellows body 16 which is formed in a wave-like fashion in its basic form in a longitudinal section is shown in FIG. 5, which can be compressed and stretched due to its shape.
  • the bellows body 16 is in places on the piston 10 and forms the fluid chamber 22 dividing chambers.
  • longitudinal recesses (not shown), which form flow channels and connect the individual chambers together.
  • FIG. 6 shows the length compensation device with a bellows body 16 which has a wave-like design as in FIG. 5, the fluid chamber 22 being coupled via the upper valve opening to a valve 34 and a pressure gauge 32 connected thereto.
  • the valve 34 serves as a shut-off and damping valve.
  • the fluid chamber 22 may be coupled via the upper valve opening to a controllable pressure source (not shown) to control or regulate the pressure in the fluid chamber 22 by means of a pressure sensor.
  • the device is preferably aligned with adjustable stators of an eccentric screw pump.
  • a bellows body which is stabilized in particular via a fluid chamber by means of a support body, advantageously causes, for example, designed as a support body guide means, which should be lubricated for safe operation, can not come into contact with the fluid.
  • a funnel-like shape of the bellows body has a positive effect on the flow of the pumped medium and its folding behavior.

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Abstract

Eine Längenausgleichsvorrichtung (4), insbesondere für eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor und einem axial einstellbaren Stator (2), soll für eine sichere und effektive Kompensation der Längenänderung ausgelegt sein. Dazu umfasst erfindungsgemäß die Längenausgleichsvorrichtung (4) mindestens einen axial flexiblen Stützkörper (10, 12) in dem ein dem Stützkörper (10, 12) zugeordneter Balgkörper (16) zur Führung eines Fördermediums angeordnet ist.

Description

Beschreibung
LängenausgleichsVorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Längenausgleichsvorrichtung, insbesondere für eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor und einem axial einstellbarem Stator, wobei die Längenausgleichsvorrichtung dem Stator zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Exzenterschneckenpumpe mit einer Längenausgleichsvorrichtung .
Die Exzenterschneckenpumpe zählt zu den rotierenden Verdrängerpumpen, deren Pumpenabschnitt ein rotierendes Teil (Rotor) und ein feststehendes Teil (Stator) aufweist. Der Rotor ist dabei schraubenartig ausgebildet mit großer Steigung und Gangtiefe sowie relativ kleinem Kerndurchmesser. Der Stator hat einen Gewindegang mehr und weist die doppelte Steigungslänge des Rotors auf. Zwischen dem Rotor und dem Stator entstehen so Förderräume, die sich kontinuierlich von der Eintritts- zur Austrittsseite bewegen. Gewöhnlich besteht der Stator aus einem Elastomerkörper und einem Statormantel, der den Elastomerkörper umgibt. Der Elastomerkörper bewirkt eine Abdichtung zwischen Rotor und Stator, welche dadurch erzeugt wird, dass die inneren Konturen des Stators kleiner sind als die äußeren Konturen des Rotors. Durch die Vorspannung entsteht eine ununterbrochene Dichtlinie, welche die aufeinander folgenden Förderkammern abdichtet und den Aufbau eines Förderdrucks ermöglicht.
Zur Erhöhung der Lebensdauer und zum Zwecke der Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, bei denen der elastische Stator axial eingestellt bzw. nachgestellt werden kann. Beispielsweise geht aus der DE 1303705 eine Exzenterschneckenpumpe hervor, deren Innen- durchmesser des Stators durch Zusammenpressen verengbar ist, wobei die Gehäuseinnenwand und die Außenfläche des elastischen Stators konisch ausgebildet sind und der Stator im Gehäuse axial verstellbar ist. Zwischen Pumpengehäuse und Stator sind Ausgleichselemente vorgesehen. Dadurch soll erreicht werden, dass nach längerem Betrieb Abnutzungserscheinungen durch Nachstellen des Stators in axialer Richtung ausgeglichen werden können.
Eine Exzenterschneckenpumpe, bei der die Statorinnenmaße während des Betriebes auftretenden Umständen angepasst werden kann, ist aus der DE 102005042559A1 bekannt. Dazu weist die Exzentersehne- ckenpumpe einen Statormantel und eine darin angeordnete elastische Statorauskleidung auf, wobei an beiden Enden der elastischen Statorauskleidung ein Anschlag zu dessen axialer Begrenzung vorgesehen ist und mindestens an einem Ende Mittel vorhanden sind, um die axiale Position des Anschlags zu verändern. Über die Einstellung des Statormantels wirkt auf die elastische Statorauskleidung eine Zug- oder Druckkraft, wodurch sich der Druck auf den Rotor und somit die Vorspannung verändert. Der Innenquerschnitt der Auskleidung ist so korrigierbar.
Um eine Einstellung des Stators gewährleisten zu können, sind Mittel für dessen Längenausgleich erforderlich. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen werden dazu beispielsweise Verstellringe oder Ausgleichsscheiben eingesetzt, wobei der Verstellring auch beweglich in einer Verstellvorrichtung angeordnet sein kann, um auch während eines Pumpenbetriebes positiv auf die Statorauskleidung einzuwirken.
Der Verstellring steht dabei in Kontakt mit dem Fördermedium, weshalb Mittel erforderlich sind, um eine Abdichtung zwischen dem Verstellring und dem Pumpengehäuse oder Statormantel gewährleisten zu können. Wünschenswert wäre jedoch eine Ausgleichsvor¬ richtung, mit der die Längenänderung des Stators aufgrund der axialen Einstellung kompensiert werden kann, ohne dass Teile der Ausgleichvorrichtung in Kontakt mit dem Fördermedium kommen.
Auch sollte die Ausgleichsvorrichtung vorzugsweise eine axiale Führung des Stators ermöglichen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen der oben genannten Art sind dafür aber nur unzureichend geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Längenausgleichsvorrichtung zur Führung eines Fördermediums anzugeben, mit der eine Längenänderung, insbesondere des Stators einer Exzenterschneckenpumpe, effektiv und sicher ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Längenausgleichsvorrichtung mindestens einen axial flexiblen Stützkörper umfasst, in dem ein dem Stützkörper zugeordneter Balgkörper zur Führung eines Fördermediums angeordnet ist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine Längenausgleichsvorrichtung oder deren Teile schmutzempfindlich sind und deshalb nicht mit dem Fördermedium in Kontakt kommen sollten. Durch den Einsatz von Schmierstoffen könnten Reibung und Verschleiß gering gehalten und eine Dichtwirkung erhöht werden. Dabei sollte möglichst auch vermieden werden, dass Betriebsstoffe wie Öle und Fette, beispielsweise in Folge Dichtungsverschleiß und Undichtigkeiten, in das Fördermedium gelangen können .
Dies wird dadurch erreicht, dass die Längenausgleichsvorrichtung einen Stützkörper aufweist, welcher mit dem Förderermedium nicht in Kontakt kommt. Innerhalb des Stützkörpers ist ein Balgkörper angeordnet, der mit dem Fördermedium in Kontakt steht und durch den das Fördermedium strömen kann. Um bei einer axiale Bewegung, bei Dehnung oder Stauchung des Balgkörpers, eine Abstützung des Balgkörpers zu erreichen, ist der Stützkörper derart ausgebildet, dass dieser die Axialbewegung des Balgkörpers mit ausführen kann. Dadurch lässt sich die gesamte Längenausgleichsvorrichtung vorteilhaft Dehnen oder Stauchen. Beispielsweise kann der Balgkörper mit dem Stützkörper in Kontakt stehen, so dass sich dieser direkt am Stützkörper abstützen kann.
Der Balgkörper kann aber auch zur Erreichung der Stützfunktion über geeignete Mittel mit dem Stützkörper gekoppelt sein. Dazu ist der Stützkörper vorzugsweise mit dem Balgkörper druckdicht gekoppelt, derart, dass eine Fluidkammer zwischen Stütz- und Balgkörper gebildet wird, welche den Balgkörper in radialer Richtung stützt. Der Balgkörper wird dadurch keiner formändernden Druckbelastung ausgesetzt und bleibt somit im Wesentlichen formstabil .
In einer bevorzugten Weiterbildung ist zur Messung des Pumpenin- nendrucks, ein der Fluidkammer zugeordneter Drucksensor vorgesehen. Der Drucksensor kommt dadurch in vorteilhafter Weise nicht mit dem Fördermedium in Kontakt und die Messvorrichtung kann beispielsweise nicht verstopfen. Das Fluid in der Fluidkammer dient somit als Drucktransmitter zur Druckerfassung und kann auch als Überdrucksicherung genutzt werden.
Der Stützkörper kann aus einem oder mehreren Ausgleichselementen gebildet sein, wobei die Ausgleichselemente ihrerseits druckdicht miteinander gekoppelt sind.
Der Balgkörper besteht vorzugsweise aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, welcher sich beim Einstellen des Stators elastisch verformt. Der Stützkörper kann beispielsweise einteilig aus einem metallischen Werkstoff in Form eines Faltbalges als Ausgleichselement ausgebildet sein. Der Faltbalg weist dabei eine ausreichend hohe radiale Steifigkeit auf, um auf den Balgkörper wirkenden Druckkräfte aufnehmen zu können.
Vorzugsweise weist der Balgkörper eine trichterartige Form auf, wobei dieser sich zur Pumpe hin verjüngt. Dadurch wird erreicht, dass der Balgkörper auch im gestauchten Zustand eine strö- mungsoptimierte Form annimmt. Aufgrund der besonderen Form ist ferner eine kompakte Bauweise der Längenausgleichsvorrichtung ermöglicht, da sich der Balgkörper beim Stauchen einstülpen kann, was beispielsweise bei einem einfachen Faltenbalg nicht möglich ist und der deshalb auch im komprimierten Zustand vergleichsweise mehr Raum in axialer Richtung benötigt.
Vorzugsweise ist die Längenausgleichsvorrichtung produktauslass- seitig angeordnet. Die Anordnung und Bauart der pumpenseitigen Antriebselemente können bei der Konfiguration der erfindungsgemäßen Vorrichtung so vorteilhaft unberücksichtigt bleiben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Stützkörper als eine Zylinder-Kolben-Paarung ausgebildet, derart, dass der Zylinder als ein erstes äußeres Ausgleichselement mit den Kolben als ein zweites inneres Ausgleichselement druckdicht gekoppelt ist, indem vorzugsweise im Kolben Ausnehmungen für Dichtungsmittel eingebracht sind. Kolben und Zylinder sind dabei vorzugsweise derart gestaltet, dass der Stützkörper gleichzeitig auch als Führungsmittel dient. Dadurch kann eine produktseitige Abstützung oder Führung des Stators entfallen.
In einer bevorzugten Variante weist der Balgkörper Sollfaltstellen auf. Mit Hilfe der Sollfaltstellen kann vorteilhaft die Form des Balgkörpers bei dessen Stauchung beeinflusst werden. Die Sollfaltstellen können beispielsweise erzeugt werden, dadurch, dass der Balgkörper eine bestimmte Grundform aufweist und/oder indem die Materialstärke an dafür vorgesehenen Stellen oder Bereichen vergrößert oder verkleinert wird. Denkbar ist aber auch die Anbringung oder Einbringung von Hilfselementen, beispielsweise in Form eines Ringes, welcher fluidkammerseitig um den
Balgkörper herum verläuft und eine Sollfaltstelle beziehungs¬ weise eine umlaufende Sollfaltlinie bildet.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung weist der Balgkörper in axialer Richtung aneinandergrenzende, um den Balgkörper herum verlaufende Flächen auf, deren Übergänge die Sollfaltstellen beziehungsweise Sollfaltlinien bilden. Die flächigen Bereiche des Balgkörpers können zu diesem Zweck unterschiedliche Materialstärken aufweisen und/oder winklig zueinander angeordnet sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Stützkörper zur Regulierung von Fluid innerhalb der Fluidkammer mindestens eine verschließbare Öffnung oder ein Ventil auf. Vorzugsweise wird über ein Ventil Fluid in die Fluidkammer eingefüllt, wobei an einer gegenüberliegenden Stelle des Stützkörpers durch Fluid verdrängte Luft entweichen kann.
Bevorzugt ist die Fluidmenge in der Fluidkammer regulierbar um zusätzlich auf die Form und das Stauchverhalten des Balgkörpers Einfluss nehmen zu können. Dazu kann eine Steuervorrichtung vorgesehen sein, welche es ermöglicht, in Abhängigkeit gemessener Parameter der Pumpe, den Druck in der Fluidkammer zu erhöhen o- der zu senkten.
Besonders bevorzugt ist der Balgkörper derart gestaltet, dass die Längenausgleichsvorrichtung zusätzlich als Absperrorgan wir¬ ken kann. Dazu ist der Balgkörper aus einem hochelastischen Elastomerkörper gebildet. Zur Absperrung wird der Druck bei¬ spielsweise mittels einer steuerbaren Druckquelle in der Fluid¬ kammer soweit erhöht, bis sich der Balgkörper verformt und den Durchgang in der Längenausgleichsvorrichtung abdichtet. Dadurch wird erreicht, dass zum Beispiel Montagearbeiten an der Pumpe o- der der Förderanlage ohne zusätzliche Absperrorgane ermöglicht sind.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das durchströmende Medium durch die Abschottung mittels Balgkörper, insbesondere durch einen elastomeren Balgkörper, nicht in Kontakt mit dem Stützkörpers, insbesondere nicht in Kontakt mit dessen Dichtungselementen kommt. Ein zwischen dem Balgkörper und dem Stützkörper gebildeter Hohlraum kann mit schmierendem Fluid aufgefüllt werden, wodurch Dichtungs- und Führungsmittel dauerhaft geschmiert vor zu hohen Verschleiß geschützt sind. Zudem wird auch die Verwendung eines relativ dünnwandigen Balgkörpers ermöglicht, dadurch dass der Balgkörper keiner wesentlich formändernden hohen Druckbelastung ausgesetzt ist, wodurch sich sein Faltverhalten weiter verbessert. Durch eine trichterartige Form des Balgkörpers ist eine besonders kurze Bauform möglich, da sich der Balgkörper in sich einstülpen kann. Vorteilhaft ist auch, dass nur der Balgkörper, als Verschleißteil oder Bauteil mit bestimmtem physikalischen oder chemischen Eigenschaften und Anforderungen hinsichtlich des Fördermediums, einfach ausgetauscht werden kann, ohne die gesamte Längenausgleichsvorrichtung zu ersetzen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 schematisch den Stator einer Exzenterschneckenpumpe mit
einer druckseitig angeschlossenen Längenausgleichsvorrichtung, umfassend einen Balgkörper und eine diesen umgebenen Zylinder-Kolben-Paarung als Stützkörper, Figur 2 die Längenausgleichsvorrichtung aus Figur 1 im Zustand maximaler Auslenkung und gestülptem Balgkörpers,
Figur 3 die Längenausgleichsvorrichtung aus Figur 1 im Zustand maximaler Auslenkung und ungestülptem Balgkörpers,
Figur 4 eine Längenausgleichsvorrichtung im Zustand maximaler
Auslenkung und gestülpten Balgkörpers mit im Umfang verlaufenden Sollfaltstellen,
Figur 5 eine Längenausgleichsvorrichtung mit einem wellenartig ausgebildeten Balgkörper und
Figuer 6 eine Längenausgleichsvorrichtung mit einem wellenartig ausgebildeten Balgkörper und einem Drucksensor.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt den Stator 2 einer Exzenterschneckenpumpe mit einer daran stirnseitig angeschlossenen Längenausgleichsvorrichtung 4. Der Stator 2 umfasst einen Elastomerkörper 6, welcher innerhalb eines Statormantels 8 angeordnet ist, wobei der Stator 8 an seinem hier nicht dargestellten Ende mit einem Pumpengehäuse gekoppelt ist.
An dem gehäuseseitigen Ende ist der Elastomerkörper 6 fixiert, sodass beim Einstellen des Stators 2 die Längenausgleichsvorrichtung 4 aktiviert wird. Die in dieser Figur gezeigte Darstellung der Längenausgleichsvorrichtung 4 lässt sowohl eine negative als auch eine positive axiale Bewegung zu, verdeutlicht durch die dargestellten Pfeile. Eine Zylinder-Kolben-Paarung dient als zweiteiliger Stützkörper 10,12 der Längenausgleichsvorrichtung 4, wobei der Kolben 10 im Umfang verlaufende Ausnehmungen 14 aufweist, in denen hier nicht dargestellte Dichtungsmittel angeordnet sind. Bei einer positiven Bewegung während eines Einstellvorgangs vergrößert sich der Abstand zwischen Statorflansch 18 und Pumpenflansch 20, der der Elastomerkörper wird auf Druck belastet und somit gestaucht. In Folge dessen erhöht sich der Druck auf den Rotor (nicht darge¬ stellt) . Im Gegensatz dazu, bei einer negativen Bewegung, wird der Elastomerkörper gestreckt und der Druck auf den Rotor verringert sich.
Innerhalb des Stützkörpers 10,12 ist ein elastomerer Balgkörper 16 angeordnet, welcher statorseitig zwischen einem Statorflansch 18 und dem Kolben 10 sowie einem druckseitigen Pumpenflansch 20 und dem Zylinder 12 druckdicht eingeklemmt ist. Der Kolben 10 ist an seiner dem Balgkörper 16 zugewandten Seite jeweils end- seitig mit einer Fase versehen, um eine mechanische Belastung des Balgkörpers 16 möglichst gering zu halten. Eine zwischen dem Balgkörper 16 und dem Stützkörper 10,12 gebildete Fluidkammer 22 ist mit einem schmierenden Fluid (nicht dargestellt) gefüllt. Über eine untere Ventilöffnung 24 im Zylinder 12 kann das Fluid eingefüllt werden, wobei über eine gegenüberliegende Öffnung 26 im Zylinder 12 Luft während eines Einfüllvorgangs entweichen kann. Damit kein Fluid aus der Öffnung 26 austreten und die gewünschte Stützwirkung für den Balgkörper 16 erreicht werden kann, wird die Öffnung 26 nach dem Einfüllvorgang wieder druckdicht verschlossen.
Der Balgkörper 16 weist in axialer Richtung gesehen unterschiedliche Wandstärken auf, so ist die Wandstärke auf der Seite des Pumpenflansches 18 geringer als auf der Statorseite. Dadurch ergibt sich eine ausreichend große Steifigkeit des Balgkörpers 16 in einem Bereich, welcher sich nicht oder nur gering verformen soll. Eine erzielte Formänderung bei Aktivierung der Längenausgleichsvorrichtung 4 tritt also im Wesentlichen nur in einem dafür vorgesehenen Bereich auf.
Eine Längenausgleichsvorrichtung 4 in einem Zustand maximaler positiver und maximaler negativer Auslenkung, ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Der in Figur 2 dargestellte Balgkörper 16 nimmt im gestülpten Zustand die gezeigte Form aufgrund seiner Grundform und unterschiedlicher Materialstärke an. Fig. 3 zeigt den Balgkörper 16 in seiner Grundform ohne elastischer Verformung innerhalb der Längenausgleichsvorrichtung im Zustand maximaler positiver Auslenkung.
In der Figuren 4 ist eine Längenausgleichsvorrichtung 4 analog zur Figur 2 nur ohne dargestellte Ausnehmungen für Dichtungselemente gezeigt, die einen gestülpten Balgkörper 16 umfasst, der aber aufgrund seiner besonderen Ausgestaltung Sollfaltstellen, insbesondere geschlossene Sollfaltlinien 28 aufweist, welche im Umfang des Balgkörpers 16 verlaufen. Der Balgkörper 16 weist dazu im Umfang mehrere Flächenabschnitte 30 auf, welche beim Komprimieren des Balgkörpers 16 die gewünschte Form bewirken. Die Flächenabschnitte 30 sind zumindest im nichtverformten Zustand des Balgkörpers 16 winklig zueinander angeordnet, wobei die Übergänge von einer Fläche zur benachbarten Fläche die Sollfaltlinien 28 bilden. Über Fluid (gepunktet dargestellt) in der Fluidkammer 22, zwischen dem Balgkörper 16 und dem Stützkörper 10,12, ist der Balgkörper 16 gestützt.
Ein in seiner Grundform im Längsschnitt wellenartig ausgebildeter Balgkörper 16 ist in Figur 5 gezeigt, welcher sich aufgrund seiner Form stauchen und dehnen lässt. Der Balgkörper 16 liegt stellenweise am Kolben 10 an und bildet die Fluidkammer 22 unterteilende Kammern. Um ein Durchströmen zwischen den einzelnen Kammern zu gewährleisten oder zu verbessern, können im Zylinder- Stützkörper 22, im Bereich der Kontaktstellen mit dem Balgkörper 16, längsverlaufende Ausnehmungen eingebracht sein (nicht dargestellt) , welche Strömungskanäle bilden und die einzelnen Kammern miteinander verbinden.
Figur 6 zeigt die Längenausgleichsvorrichtung mit einem wie in Figur 5 wellenartig ausgebildeten Balgkörper 16, wobei die Fluidkammer 22 über die obere Ventilöffnung mit einem Ventil 34 und einem darüber angeschlossenen Manometer 32 gekoppelt ist. Das Ventil 34 dient dabei als Absperr- und Dämpfungsventil. Stattdessen oder ergänzend dazu kann die Fluidkammer 22 über die obere Ventilöffnung mit einer steuerbaren Druckquelle (nicht dargestellt) gekoppelt sein, um den Druck in der Fluidkammer 22 zu steuern oder mittels Drucksensor zu regulieren.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise auf einstellbare Statoren einer Exzenterschneckenpumpe ausgerichtet. Durch die Verwendung eines Balgkörpers, der insbesondere über eine Fluidkammer mittels eines Stützkörpers stabilisiert ist, bewirkt vorteilhaft, dass beispielsweise als Stützkörper ausgebildete Führungsmittel, welche für einen sicheren Betrieb geschmiert werden sollten, nicht mit dem Fördermedium in Kontakt treten können. Eine trichterartige Form des Balgkörpers wirkt sich positiv auf die Strömung des Fördermediums sowie dessen Faltverhalten aus.
Bezugszeichenliste
2 Stator einer Exzenterschneckenpumpe
4 Längenausgleichsvorrichtung
6 Elastomerkörper
8 Statormantel
10 Kolben als Stützkörper (innerer-)
12 Zylinder als Stützkörper (äußerer-)
14 Ausnehmungen für Dichtungselemente
16 Balgkörper (elastomerer-)
18 Statorflansch
20 Pumpenflansch
22 Fluidkammer
24 Ventilöffnung
26 Öffnung
28 Sollfaltlinien
30 Flächenabschnitte
32 Manometer
34 Ventil

Claims

Patentansprüche
1. Längenausgleichsvorrichtung (4), insbesondere zur Verwendung in einer Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor und einem axial einstellbaren Stator (2) , umfassend mindestens einen axial flexiblen Stützkörper (10,12), in dem ein dem Stützkörper zugeordneter Balgkörper (16) zur Führung eines Fördermediums angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stützkörper mit dem Balgkörper druckdicht gekoppelt ist, um eine Fluidkammer zu bilden welche den Balgkörper stützt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Balgkörper (16) trichterartig geformt ist. . Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich der Balgkörper (16) trichterartig zur Pumpe hin verjüngt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, wobei der Balgkörper (16) produktauslassseitig angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, wobei Stützkörper (10,12) als eine Zylinder-Kolben-Paarung ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Stützkörper (10,12) als Führungselemente ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Stützkörper (10,12) Ausnehmungen (14) für Mittel zur Abdichtung aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, wobei der Balgkörper (16) Sollfaltstellen (28) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, wobei zur Regulierung von Fluid innerhalb Fluidkammer (22), ein Stützkörper (10,12) mindestens eine verschließbare Öffnung (26) und/oder eine Ventilöffnung (24) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, wobei die Fluidmenge in der Fluidkammer (22) regulierbar ist.
12. Exzenterschneckenpumpe mit einem Längenausgleichselement nach Anspruch 1.
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