[0001] Die Erfindung betrifft einen Stator für Exzenterschnekkenpumpen nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
[0002] Bei bekannten Statoren dieser Art ist es schwierig, eine stabile und haltbare Verbindung
zwischen dem festen Statormantel und dem elastischen, meist aus Gummi oder dergleichen
bestehenden Innenteil zu erreichen. Bei Betrieb der Exzenterschneckenpumpe ist diese
Verbindung zusätzlich zu einem starken Drehmoment den ständig wechselnden Walkbewegungen
unterworfen, welche der im Innern des Stators sich drehende Rotor auf den Innenteil
ausübt. Zu diesen mechanischen Belastungen kommen je nach dem von der Pumpe geförderten
Material auch chemische Beanspruchungen. Alle bisher verwendeten chemischen Bindungen
zwischen Statormantel und Innenteil, die durch Haftvermittler oder Kleber erzeugt
werden, wie auch Elastomerbindungen des Innenteils an dem meist aus Stahl bestehenden
Statormantel führen immer wieder zur teilweisen oder vollständigen Lösung der Bindung
bei Betrieb der Pumpe.
[0003] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine einfache und dauerhafte
Verbindung zwischen Statormantel und Innenteil zu schaffen, wobei eine teilweise
oder vollständige Aufhebung der Verbindung bei Betrieb ausgeschlossen ist.
[0004] Diese Aufgabe wird bei einem Stator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0005] Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das Prinzip einer festen Bindung zwischen den
Oberflächen von Statormantel und Innenteil aufgegeben und statt dessen eine mechanisch
außerordentlich belastbare und sichere Verbindung durch ineinandergreifende Gewinde
gewählt. Der Windungssinn des Gewindes ist so gewählt, daß bei Drehung des Rotors
und Belastung des Innenteils in dieser Richtung das bereits völlig eingedrehte Gewinde
noch weiter in Eindrehrichtung belastet wird. Eine Lockerung oder Lösung der Verbindung
ist daher bei Betrieb der Pumpe nicht möglich.
[0006] Bekanntlich steigt der Druck in einer Exzenterschnekkenpumpe von der Saugseite zur
Druckseite wesentlich an, so daß die Belastung des elastischen Innenteils an der Druckseite
wesentlich höher ist. Dies kann zu Ungenauigkeiten der Förderung und zum Nachlassen
der Pumpenleistung führen.
[0007] Durch die erfindungsgemäße Verbindung von Statormantel und Innenteil mittels Gewinde
läßt sich dieser Nach teil in sehr einfacher Weise beheben, indem gemäß Anspruch
2 sich das Innengewinde des festen Statormantels zur Druckseite hin konisch etwas
verjüngt, während das Außengewinde des elastischen Innenteils im unbelasteten, also
nicht in den Statormantel eingeschraubten Zustand zylindrisch belassen wird. Durch
das Einschrauben des Innenteils in den Statormantel wird der Innenteil von der Saugseite
zur Druckseite zunehmend unter radiale Vorspannung gesetzt, wobei die Konizität des
Innengewindes am Statormantel je nach Pumpenart und Anwendungsfall so gewählt wird,
daß der zunehmende Druck in Richtung zur Druckseite der Pumpe vom Innenteil aufgefangen
wird. Hierdurch lassen sich wesentlich bessere Förderleistungen der Pumpe in sehr
einfacher Weise erzielen.
[0008] Je nach Material, Pumpenart und Anwendungsfall können Tiefe und Steigung des Gewindes
zwischen Statormantel und Innenteil weitgehend frei gewählt werden, wodurch Herstellungskosten
und Festigkeit der Verbindung jeweils individuell gewählt werden können. Vorzugsweise
ist jedoch nach Anspruch 3 die Steigung des Gewindes klein gegenüber der Steigung
des Schneckengewindes der Pumpe. Sie liegt nach Anspruch 4 vorzugsweise zwischen
1/3 und 1/10 der Steigung des Schneckengewindes.
[0009] Die konische Verjüngung des Gewindes liegt gemäß Anspruch 5 vorzugsweise zwischen
etwa 0,5° und etwa 3° gegenüber der Mittelachse des Stators, wobei sich die besten
Ergebnisse erzielen lassen. Grundsätzlich sind aber auch Steigungen außerhalb dieses
Bereichs in speziellen Anwendungsfällen möglich.
[0010] Das Gewinde zwischen Statormantel und Innenteil kann sowohl eingängig als auch bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 mehrgängig sein, wodurch sich
Herstellung und erzielbare Festigkeit variieren lassen.
[0011] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Anspruch 7 besteht der Statormantel
aus Edelstahl, wobei sich eine außerordentliche Festigkeit und Druckbelastung erzielen
läßt.
[0012] Oft genügt jedoch die Herstellung des Statormantels gemäß Anspruch 8 aus Kunststoff,
insbesondere schlagfestem, jedoch elastischem Kunststoff. Diese Ausführungsform
ist besonders kostengünstig in der Herstellung und reicht in ihrer Stabilität für
viele Anwendungsfälle aus.
[0013] Falls sie nicht ganz ausreicht, kann gemäß Anspruch 9 ein Stahlrohr oder dergleichen
über die Außenseite des Statormantels gezogen werden, wobei sich bei billiger Herstellung
die erforderliche Festigkeit erreichen läßt.
[0014] Anhand der Figur, die in der oberen Hälfte einen Teilradialschnitt durch den aus
Statormantel und Innenteil bestehenden Stator und in der unteren Hälfte einen Teilradialschnitt
durch den Statormantel bei herausgenommenem Innenteil zeigt, wird ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
[0015] Der in der Figur dargestellte Stator weist einen Statormantel 10 aus schlagfestem,
jedoch elastischem Kunststoff auf, der ein Innengewinde 12 trägt. In das Innengewinde
12 ist ein Außengewinde 14 eines aus elastischem Material,wie Gummi, bestehenden Innenteils
16 eingeschraubt. Die Steigungen der beiden Gewinde 12 und 14 stimmen überein. Die
Innenseite des Innenteils 16 weist in einer bei Exzenterschneckenpumpen üblichen Weise
ein Schneckengewinde 18 auf, das mit einem nicht dargestellten Rotor im Innern des
Stators zusammenwirkt. Die Förderrichtung des Schneckengewindes 18 zusammen mit dem
nicht gezeigten Rotor verläuft in Richtung des Pfeils 20.
[0016] Die lichte Weite a des Innengewindes 12 an der Saugseite 20 des Stators verringert
sich konisch bis zu einem Wert b an der Druckseite 24 des Statormantels 10. Diese
leichte Konizität von etwa 1° bezüglich der Mittelachse 26 des Stators wird infolge
der Elastizität des Innenteils 16 auch dem Außengewinde desselben beim Einschrauben
des Innenteils in den Statormantel 10 aufgezwungen. Im nicht eingeschraubten und daher
unbelasteten elastischen Zustand des Innenteils 16 verläuft das Außengewinde 14 desselben
jedoch nicht konisch, sondern zylindrisch. Die Vorspannung des Innenteils 16 nimmt
daher von der Saugseite 22 zur Druckseite 24 des Stators zu.
[0017] Wenn der Windungssinn des Schneckengewindes 18 in der Förderrichtung 20 rechtssinnig
verläuft und sich infolgedessen der nicht gezeigte Rotor, in Förderrichtung 20 betrachtet,
im Uhrzeigersinn dreht, verlaufen auch die Gewinde 12, 14 in Förderrichtung 20 im
Rechtsschraubensinn,so daß bei Betrieb der Pumpe der Innenteil 16 noch fester in
den Statormantel 10 eingeschraubt und an der Druckseite 24 durch einen nach innen
gezogenen Ringsteg 28 festgehalten wird.
[0018] Auf die Außenfläche des Statormantels 10 ist ein in dessen Oberfläche eingelassenes
Stahlrohr 30 aufgezogen, welches die radiale Festigkeit des Stators erhöht, was
insbesondere sehr zweckmäßig ist, wenn der Statormantel 10 aus Kunststoff oder dergleichen
hergestellt ist.
1. Stator für Exzenterschneckenpumpen, mit einem aus festem Material bestehenden Statormantel
(10) und einem aus elastischem Material bestehenden Innenteil (16), wobei die Innenfläche
des Statormantels (10) an der Außenfläche des Innenteils (16) anliegt und die den
Rotor umschließende Innenseite des Innenteils (16) in Form eines in axialer Richtung
gleichförmigen Schneckengewindes (18) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Statormantel
(10) im wesentlichen über seine ganze Längserstreckung ein Innengewinde (12) aufweist,
dessen Windungssinn mit dem Windungssinn des Schneckengewindes (18) übereinstimmt
und daß der Innenteil (16) ein mit dem Innengewinde (12) des Statormantels (10) in
Eingriff stehendes Außengewinde (14) aufweist.
2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Innengewinde (12)
des Statormantels (10) von der Saugseite (22) zur Druckseite (24) der Pumpe leicht
konisch verjüngt und daß das Außengewinde (14) in unbelastetem Zustand des Innenteils
(16) in Längsrichtung des Stators zylindrisch verläuft.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Innengewindes
(12) und des Außengewindes (14) klein ist gegenüber der Steigung des Schneckengewindes
(18).
4. Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Innengewindes
(12) und des Außengewindes (14) 1/3 bis 1/10 der Steigung des Schnekkengewindes
(18) beträgt.
5. Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konische
Verjüngung des Innengewindes (12) im radialen Schnitt zwischen etwa 0,5° und etwa
3° gegenüber der Mittelachse (26) des Stators liegt.
6. Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Innengewinde (12) und das Außengewinde (14) mehrgängig sind.
7. Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Statormantel (10) aus Edelstahl besteht.
8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Statormantel
(10) aus schlagfestem, jedoch elastischem Kunststoff besteht.
9. Stator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Statormantels
(10) von einem an derselben anliegenden Stahlrohr (30) umschlossen ist.