Gewendeltes Rohrelement

Abstract

 Ein gewendeltes Rohrelement (1), insbesondere Stator für Exzenterschneckenpumpen, mit einem tragenden Rohrkörper (2) aus Metall und einer im wesentlichen quer zur Längserstreckung des Rohrkörpers ausgerichteten, umlaufenden, flanschartigen Anschlußfläche (13,14) an zumindest einem der beiden Stirnenden des Rohrelements (1) wird im Sinne einer einstückigen und zusammenhängenden Ausbildung und im Sinne einer vereinfachten Fertigung in der Weise ausgebildet, daß der metallische Rohrkörper (2) zur Ausbildung der bzw. jeder Anschlußfläche ein einstückig als ebener Flansch angeformtes Rohrende (10) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein gewendeltes Rohrelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere bei Exzenterschneckenpumpen für einen robusten und teilweise auch verschleißträchtigen Pumpenbetrieb wird ein Stator benötigt, der einerseits mehrgängig gewendelt und dementsprechend geometrisch komplex gestaltet ist, andererseits aber endseitige Anschlüsse aufweist, die eine verläßliche Dichtigkeit im Pumpenbetrieb wie auch die leichte Montierbarkeit zum Auswechseln bei Verschleiß aufweisen.

[0002] Bekannt sind Statoren für Exzenterschneckenpumpen, die endseitig mit einem aufgeschraubten oder aufgeschweißten Ring versehen sind, der eine flanschartige Anschlußfläche definiert. Üblicherweise werden solche Statoren innenseitig noch mit einer Innenauskleidung aus Gummi oder einem sonstigen Elastomer versehen, die unterbrechungslos und dichtend bis auf die Anschlußfläche gezogen ist.

[0003] Bei dieser durchaus bewährten Bauweise ist der Fertigungsaufwand allerdings erheblich. Das gewendelte Rohrelement, welches herkömmlich vor allem von einem Rohr ausgehend durch Schmiedeeinwirkung von außen um eine innenliegende Form gehämmert oder gepreßt wird, hat weder gerade noch kreisförmige Endkonturen. Für ein Anschweißen oder Ansetzen von ringförmigen Anschlußelementen zum Erhalt von flanschartigen Anschlußflächen sind dann regelmäßig Umformungen der Endbereiche unter Einschluß von spanabhebenden Formgebungsmaßnahmen vorzusehen, ehe hier Ringteile aufgeschweißt oder aufgeschraubt werden können. Dabei entstehen im Anschlußbereich solcher Ringe auch Sicherungs- und Festigkeitsprobleme zu Lasten der Haltbarkeit und mit der Notwendigkeit besonderer QualitätsKontrollen.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, ein solches gewendeltes Rohrelement bzw. sein Herstellungsverfahren einfacher, kostengünstiger, mit einem geringeren Fertigungsaufwand und mit einer sich unmittelbar darstellenden Qualität und Festigkeit zu schaffen.

[0005] Gemäß der Erfindung wird ein gewendeltes Rohrelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so ausgestaltet, daß der metallische Rohrkörper zur Ausbildung einer bzw. jeder Anschlußfläche ein einstückig als ebener Flansch angeformtes Rohrende aufweist. Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Rohrelements vorgesehen, bei dem ein gewendelter Rohrkörper aus einem Ausgangsrohr einstückig gebildet und dabei an zumindest einem Ende zu einem Flansch umgeformt wird.

[0006] Die gemäß der Erfindung vorgesehene Formung des gewendelten Rohrelements in einem Stück, d.h. mit der Ausbildung des Rohrendes, das eine flanschartige Anschlußfläche bietet, liefert dem Fachmann ein Formteil, das anschaulich kritische Problemzonen vermeidet, die zuvor durch Schweißstellen, Schraubverbindungen u. dgl. Ansätze von aufgesetzten Rohrendteilen entstehen.

[0007] Von besonderem Interesse ist, daß die einstückige Anformung eines solchen Rohrendes Gestaltungsfreiheiten ohne geometrisch vereinfachte Übergangsbereiche in Bezug auf den Übergang zwischen Rohrkörper und Rohrende erlaubt. Vor allem ist ein kreisringförmiger Übergangsbereich zwischen Rohrkörper und Rohrende nicht erforderlich. Der Rohrkörper läßt sich sogar mit seiner gewendelten Form bei nicht kreisförmigem Querschnitt bis an das Rohrende heran ausführen, das von dort als quer zur Längserstreckung des Rohrkörpers anschließenden Flansch aus diesem Querschnitt heraus übergeht.

[0008] Das entsprechende Herstellungsverfahren ist im Bereich der spanlosen Warm- und Kaltumformungen durchzuführen, die üblicherweise in der Fertigung von den Betriebsmitteln hinsichtlich der räumlichen Anordnung und des Bearbeitungsablaufs zusammengefaßt sind. Spanabhebende Bearbeitungen, die nur noch im Sinne präziser Außenmaße und planer oder zylindrischer Flächen im Wege spanabhebender Verformung zu erarbeiten sind, lassen sich an das Ende der Bearbeitung zu einem solchen Rohrelement verschieben. In dieser Hinsicht kommt insbesondere eine spanabhebende Nachbearbeitung des Rohrendes zu einem planen Flansch und zu einem zylindrischen Umfangsrand in Betracht. Eine solche Nachbearbeitung ist im Sinne eines präzisen Sitzes eines solchen Rohrelements bei seinem jeweiligen Einsatz auch dann von Interesse, wenn es etwa als Stator für Exzenterschneckenpumpen mit einer Innenschicht aus elastomerem Material, insbesondere Gummi, ausgekleidet wird. Die elastische Schicht wäre dann zwar in der Lage, gewisse Mängel in der Maßhaltigkeit zu überbrücken, doch wird dies bei hohen Ansprüchen an eine verläßliche Dichtung mit umfangsmäßig gleichbleibenden Abdichtungskräften in der Regel nicht vorgesehen werden.

[0009] Diese Vorteile in der Fertigung und am Produkt werden mit einem durchaus überraschenden Gewinn bei den Herstellungskosten erzielt, da hier viele Arbeitsschritte fortfallen, die bei gesonderten, auf das Rohrelement abzustimmenden Rohrendstücken mit beträchtlichen Kosten zu Buche schlagen.

[0010] Mit Vorteil läßt sich ein solches Rohrelement mit einem gewendelten Aufweitdom nach einem Verfahren fertigen, wie es in der EP 0 344 570 B1 beschrieben ist. Ein solches Verfahren bzw. ein solches Werkzeug schafft eine Rohrwendel in einem direkten Arbeitsgang, bei dem die Grundform der Wendel etwa hinsichtlich Rohrquerschnitt und Wendelsteigung mit der Form des Aufweitdomes vorgegeben werden kann. Eine Rohrwendelfertigung mit Hilfe eines Aufweitdoms wird zwar nicht in allen, aber in sehr vielen Fällen als Warmunformung durchgeführt, während die Formgebung des Rohrendes im allgemeinen als Kaltumformung und damit unter Verzicht auf vorheriges Aufwärmen des Werkstücks erfolgen kann.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1

einen Endabschnitt eines gewendelten Rohrelements, vorgesehen für einen Stator für Exzenterschneckenpumpen, im Längsschnitt.

Fig. 2

Stimansicht des Rohrelements nach Fig. 1.

[0012] Das in der Zeichnung insgesamt mit 1 bezeichnete Rohrelement weist einen tragenden Rohrkörper 2 aus Metall, vorzugsweise Stahl, und eine Innenauskleidung 3 aus einem elastomeren Material, vorzugsweise Gummi, auf, wobei jedenfalls die Innenauskleidung eine weitgehend gleichmäßige Wandstärke besitzt und mit einer innenliegenden Oberfläche 4 eine nicht-zylindrische Innenform des Rohres bestimmt, die für die Funktion des Rohrelements 1 als Stator für Exzenterschneckenpumpen wichtig ist.

[0013] Die Grundform eines so umgrenzten Innenraums 5 läßt sich aus einem ovalen Innenquerschnitt heraus verstehen, wobei das Oval geometrisch aus zwei parallelen Seitenabschnitten, verbunden durch einander gegenüberliegende Halbkreise gebildet ist. Entsprechend einer vorgegebenen Wendelform ist dieses Oval in Längserstreckung des Rohrelementes um eine zentrale Achse 6 gleichmäßig fortschreitend - schraubenförmig - verdreht, so daß sich im dargestellten Längsschnitt in der Schnittebene erkennbar einander angenäherte Bereiche und weiter voneinander entfernte Bereiche der Innenkontur 4 ergeben. In der Zeichnung wiedergegebene Linien 7,8,9 sind nicht als Kanten, sondern nur als Richtungsanzeigen (Schleifspuren) für die Drehrichtung des gedachten erzeugenden Ovals zu verstehen.

[0014] Die Grundform mit der zweigängigen Wendel ist die gebräuchlichste bei Statoren von Exzenterschneckenpumpen, es sind jedoch auch drei- oder mehrgängige Wendel möglich.

[0015] Endseitig geht der Rohrkörper 2 einstückig in ein flanschartig angeformtes Rohrende 10 über, welches senkrecht zu Längsachse 6 ausgerichtet ist. Der Flansch weist einen durch spanabhebende Nachbearbeitung definierten Umfangsrand 11 auf, der kreisförmig bzw. zylindrisch konzentrisch zur Achse 6 verläuft.

[0016] Ersichtlich ist der Flansch in der Zeichnung nur geringfügig über den Rohrkörper überstehend, wenn man ihn in der zeichnerisch vorgegebenen Schnittebene des Längsschnittes betrachtet, in der der Rohrkörper sich etwa maximal in Richtung der Zeichnungsebene erstreckt.

[0017] Daraus ergibt sich, daß in Umfangsrichtung um eine Vierteldrehung, beidseits der enger zusammenliegenden Seiten des Ovals, ein breiterer Überstand des Rohrendes entsteht. Dieser bereichsweise zumindest größere Überstand des Flansches über den Rohrkörper 2 reicht in vielen Fällen aus, die Abstützung des Rohrelementes in axialer Hinsicht, sei es durch Spannschrauben oder dgl., die das gesamte Rohrelement übergreifen, oder sei es durch Klammem, die nur den Flansch übergreifen, sicherzustellen. Dies kann im Sinne einer kompakten Bauform und einer guten Anpaßbarkeit an beengte Querschnittsabmessungen dazu führen, daß das Rohrende nur abschnittsweise längs des Umfanges als Flansch angeformt ist, daß also der in der Zeichnungsebene dargestellte kurze Flansch ganz entfällt.

[0018] Von entscheidender Bedeutung ist, daß das flanschartige Rohrende 10 bruchlos und fugenlos aus dem Rohrkörper 2 hervorgeht, insbesondere also auf Gewindeeinschnitte oder Schweißnähte verzichten kann, was nicht nur im Sinne einer vereinfachten Herstellung, sondern auch einer robusten und einheitlichen Ausführungsform mit guten Festigkeitsmerkmalen von Vorteil ist. Dabei ist es ersichtlich unnötig, zwischen Rohrkörper 2 und Rohrende 10 einen adaptierenden Zwischenbereich zu schaffen, wie er beim Aufsetzen gesonderter Teile regelmäßig erforderlich ist. Das Rohrende 10 geht in seine Flanschform vielmehr direkt aus der nicht zylindrischen Wendelform über mit einem äußerst kurzen Übergangsbereich 12.

[0019] Der Rohrkörper 2 wird vorzugsweise durch Umformung eines zylindrischen Rohres mit Hilfe eines Aufweitdornes geformt, der ein rasches und präzises Formverfahren bietet. Während ein solches Formgebungsverfahren mit Hilfe eines Aufweitdomes meistens als Warmumformung durchgeführt wird, kann die nachfolgende Umformung des Rohrendes zur Flanschform im allgemeinen im "kalten" Zustand erfolgen, was nicht nur die Aufwärmung des Werkstücks einspart, sondern auch die Handhabung erleichtert.

[0020] Der metallische Rohrkörper 2 mitsamt dem Rohrende 10 wird fertiggestellt, ehe die Innenauskleidung 3 aufgebracht wird. Diese Fertigstellung schließt dann auch die spanabhebende Bearbeitung für den zylindrischen Rand 11 ein und kann auch normalerweise eine Nachbearbeitung einer Stimseite 13 des Flansches mit spanabhebenden Mitteln beinhalten, wenn dieser nicht schon bei der Umformung, etwa in einem Gesenk, eine hinreichend glatte und präzise Fläche erhalten hat.

[0021] Die Innenauskleidung 3 wird nachfolgend in einer Guß- oder Spritzform erstellt. Diese bedeckt dann den Rohrkörper 2 innenseitig durchgehend und fugenlos und setzt sich auch noch stimseitig einstückig bis zum Rand 11 des Rohrendes 10 fort. Die Innenauskleidung 3 bildet dabei die für Abschluß und Abdichtungsaufgaben besonders wichtige Stirnfläche 14 und wird am Übergang dieser Stirnfläche 14 zur Innenkontur 4 mit einer Kante 15 versehen, die die Grenzlinie zwischen der gewendelten Innenform des Rohrelements 1 und der planen Stirnfläche 14 konsequent wiedergibt, während der dahinterliegende abstützende und tragende metallische Rohrkörper 2 im Übergangsbereich 12 Ausrundungen erkennen läßt.

[0022] Das gewendelte Rohrelement 1, das nur mit einem Endbereich dargestellt ist, erstreckt sich etwa als Stator für Exzenterschneckenpumpen beispielsweise über die Länge von 250 mm und wird in der Regel auf der anderen Seite mit einem ganz entsprechenden Rohrende versehen, so daß es leicht auswechselbar mit Hilfe von Spannschrauben oder Spannklauen in ein Motor-Pumpen-Aggregat eingespannt werden kann. Bei dem im vorliegenden Fall angenommenen Oval-Querschnitt ist ein solcher Stator für eine Zusammenarbeit mit einem Rotor ausgelegt, der einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweist, aber um eine Achse gewendelt ist, die beim Einbau mit der Achse 6 des Stators zusammenfällt, wobei der Kreisquerschnitt des Rotors sich abschnittsweise in den einen und den anderen der beiden Endbereiche des Oval-Innenquerschnitts des Stators einschmiegt. Durch Drehung schafft der Rotor in Längsrichtung wandemde Hohlkammern für die Förderwirkung der Pumpe. Diese durchaus bekannte und verbreitete Bauform einer Pumpe für insbesondere abrasive oder schwierige Medien läßt sich gemäß der Erfindung mit einem einstückigen Stator einfacher und robuster herstellen.

Ansprüche

1. Gewendeltes Rohrelement (1), insbesondere Stator für Exzenterschneckenpumpen, mit einem tragenden Rohrkörper (2) aus Metall und einer im wesentlichen quer zur Längserstreckung des Rohrkörpers (2) ausgerichteten, umlaufenden, flanschartigen Anschlußfläche (13,14) an zumindest einem der beiden Stimenden des Rohrelements (1), dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Rohrkörper (2) zur Ausbildung der bzw. jeder Anschlußfläche ein einstückig als ebener Flansch angeformtes Rohrende (10) aufweist.

2. Gewendeltes Rohrelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) ohne einen zylindrischen Zwischenabschnitt in das Rohrende (10) übergeht.

3. Gewendeltes Rohrelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende (10) einen Flansch mit kreisförmigem Umfangsrand (11) bildet.

4. Gewendeltes Rohrelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, durch gekennzeichnet, daß das Rohrende nur an Bereichen des Umfangs Flanschbereiche aufweist.

5. Gewendeltes Rohrelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Innenauskleidung (3) aus Gummi oder sonstigem elastomeren Material, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Innenauskleidung (3) als stimseitige Bekleidung des Rohrendes (10) fortseizt.

6. Gewendeltes Rohrelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (2) mit knappen Übergängen (12) aus einer gewendelten Rohrform in die ebene Flanschform des Rohrendes (10) übergeht, die Innenauskleidung (3) jedoch kantig längs einer Grenzlinie (15) an die ebene Stirnfläche (14) der Bekleidung des Rohrendes (10) angrenzt.

7. Rohrkörper (2) für ein gewendeltes Rohrelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem mit einem gewendelten Aufweitdorn aus einem zylindrischen Rohr geformten Mittelteil und zumindest einem kalt angeformten flanschartigen Rohrende (10) besteht.

8. Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Rohrelements nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bzw. eines Rohrkörpers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein gewendelter Rohrkörper (2) aus einem Ausgangsrohr einstückig gebildet und dabei an zumindest einem Ende zu einem Flansch (10) umgeformt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des gewendelten Rohrkörpers (2) und die Flansch-Umformung des Rohrendes (10) in getrennten Schritten erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper mit Hilfe eines gewendelten Domes gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansch-Umformung eine Kalt-Umformung ist.

Zeichnung