Schneckenpumpe für fliessfähiges Pumpgut

Abstract

 Schneckenpumpe für fließfähiges Pumpgut mit angetriebenem Exzenterschneckenrotor und Pumpenstator. Der Pumpenstator weist einen Statorraum mit längslaufenden Auskammerungen auf, in denen elastische Schläuche angeordnet sind. Diese werden durch den Exzenterschneckenrotor abschnittsweise und unter Bildung von Förderräumen in Dichtbereichen komprimiert. Dichtbereiche und Förderräume werden bei Rotation des Exzenterschneckenrotor in Förderrichtung verschoben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schneckenpumpe für fließfähiges Pumpgut, - mit angetriebenem und schraubenförmig gewundenem Exzenterschneckenrotor mit konstantem, kreisförmigem Querschnitt, dessen Mittelpunkt von der Rotationsachse des Exzenterschneckenrotors um einen Exzentrizitätsabstand beabstandet ist, und mit einem Pumpenstator mit Statorraum, wobei der Exzenterschneckenrotor im Statorraum drehbar angeordnet ist.

[0002] Schneckenpumpen mit Exzenterschneckenrotor, von denen die Erfindung ausgeht, sind als Exzenterschneckenpumpen beispielsweise aus Hartinger, Taschenbuch der Abwasserbehandlung, Band 2, Carl Hanser Verlag, 1977 bekannt. Bei diesen Pumpen besitzt der Statorraum schraubenförmige Ausnehmungen mit doppelter Gangzahl und Steigung des Exzenterschneckenrotors. Rotationsachse des Exzenterschneckenrotors und Längsachse des Statorraums sind um die Exzentrizität des Exzenterschneckenrotors versetzt. Die bekannte Pumpe ist hinsichtlich der Pumpenstatorfertigung und hinsichtlich des Antriebes konstruktiv vergleichsweise aufwendig. Der Pumpenstator ist wegen des dichtenden Kontaktes zum Exzenterschneckenrotor verschleißanfällig. Das Pumpenstatormaterial und der Exzenterschneckenrotor-Werkstoff müssen hinsichtlich ihrer Beständigkeit an das zu fördernde Pumpgut angepaßt werden. Die bekannten Exzenterschneckenpumpen arbeiten einflutig, das heißt pro Rotor-Stator-Paarung kann nur ein Pumpgutstrom gefördert werden.

[0003] Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die Vorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus auf konstruktiv einfache Weise mehrflutig auszuführen, wobei Beständigkeits- und Verschleißprobleme weitgehend vermieden werden sollen.

[0004] Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, daß der Statorraum längslaufende, teilzylindrische Statorwandabschnitte mit einem mit Passungspiel an die Summe aus Exzentrizitätsabstand und Querschnittsradius des Exzenterschneckenrotors angepaßten Radius besitzt sowie Rotationsachse des Exzenterschneckenrotors und Längsachse des Statorraumes zusammenfallen, daß der Statorraum zumindest zwei längslaufende Auskammerungen zwischen den Statorwandabschnitten aufweist, in denen elastische Schläuche angeordnet sind, die in den Statorraum hineinragen, und daß die Schläuche durch die von der Rotationsachse fernsten Bereiche des Exzenterschneckenrotors abschnittsweise in Dichtbereichen komprimiert werden und zwischen den Dichtbereichen Förderräume aufweisen, wobei Dichtbereiche und Förderräume durch Rotation des Exzenterschneckenrotors in Förderrichtung längs der Schläuche verschoben werden.

[0005] Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich trotz des offenen, schraubenförmigen Kanals zwischen Exzenterschneckenrotor und den teilzylindrischen Statorwandabschnitten eine Förderwirkung erzielen läßt, wenn der Statorraum zwischen den Statorwandabschnitten mit längslaufenden Auskammerungen und darin angeordneten Schläuchen versehen wird: Zwischen den längslaufenden Schläuchen und den schraubenförmig umlaufenden, von der Rotationsachse fernsten Bereichen des Exzenterschneckenrotors entstehen Schnittbereiche mit Dichtlinien, die zur Erzeugung von in Längsrichtung beabstandeten Dichtbereichen der Schläuche genutzt werden. Dichtbereiche und zwischen diesen eingeschlossene Förderräume werden durch Rotation des Exzenterschneckenrotors in Förderrichtung verschoben, so daß das Pumpgut gefördert wird. Durch die Verwendung mehrerer Schläuche ist die erfindungsgemäße Schneckenpumpe mehrflutig, das heißt zur gleichzeitigen Förderung mehrerer, voneinander unabhängiger Pumpgutströme geeignet. Insbesondere können verschiedene Pumpgüter gleichzeitig gefördert werden. Pumpenstator und Exzenterschneckenrotor arbeiten praktisch verschleißfrei und ohne Beständigkeitsprobleme, da sie durch die Schläuche voneinander und vom Pumpgut getrennt sind. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Schneckenpumpe ist konstruktiv einfach.

[0006] Die Föderung von Pumpgut mittels abschnittsweise komprimierter Schläuche ist grundsätzlich durch sogenannte Schlauchpumpen aus der Praxis bekannt (vgl. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 1973, Band 3, Seite 169). Hierbei wird ein Schlauch durch mehrere, längs des Schlauches bewegte Verdrängungskörper wie Rollen oder Gleitschuhe komprimiert. Eine mehrflutige Anordnung erfordert eine Erhöhung der Anzahl dieser Verdrängungskörper und ist konstruktiv aufwendig. Darüber hinaus werden die Schläuche unter Verringerung ihrer Lebensdauer in Längsrichtung gedehnt. Die erfindungsgemäße Schneckenpumpe erzeugt demgegenüber keine Dehnung der Schläuche, da Reibungskräfte zwischen Rotor und Schlauch im wesentlichen nur in Umfangsrichtung des Exzenterschneckenrotors wirken. Darüber hinaus fördert die erfindungsgemäße Schneckenpumpe wegen des durch die Steigung des Exzenterschneckenrotors bedingten Winkels der Dichtlinien zur Förderrichtung und wegen der durch die Geometrie des Exzenterschneckenrotors bedingten allmählichen Freigabe des Förderraumes am Pumpenausgang besonders pulsationsarm.

[0007] Im Rahmen der Erfindung liegt es, den Exzenterschneckenrotor nicht nur mit einem, sondern mit mehreren Gängen zu versehen. Durch die bei gleichbleibender Pumpenstatorlänge vergrößerte Zahl von Dichtbereichen läßt sich so die Dichtigkeit der Schneckenpumpe und der erzielbare Druck erhöhen. Der Pumpenstator der erfindungsgemäßen Schneckenpumpe kann grundsätzlich aus beliebigem Werkstoff gefertigt werden. Zur Schonung der Schläuche hat sich die Verwendung eines elastischen Materials mit einer Härte zwischen 90 und 95 Shore A besonders bewährt. Hinsichtlich eines gleichmäßigen und pulsationsarmen Laufes der Schneckenpumpe ist es von Vorteil, Auskammerungen und Schläuche äquidistant auf dem Umfang des Statorraumes zu verteilen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen zur Förderung des gleichen Pumpgutes dienende Schläuche einander jeweils paarweise auf dem Umfang des Statorraumes gegenüber, so daß bei einer späteren Zusammenführung der Ströme gleichen Pumpgutes keine Pulsation auftritt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß in den Auskammerungen Schläuche unterschiedlichen Durchmessers aufnehmbar sind. Hierdurch können in den einzelnen Schläuchen unterschiedliche Mengen von Pumpgut gefördert werden. Das Verhältnis der geförderten Mengen ist dabei von Drehzahl und Steigung des Exzenterschneckenrotors und somit von der Gesamtfördermenge unabhängig, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für Dosier- und Mischaufgaben eingesetzt werden kann, wobei die Regelung verschiedener Einzelpumpen bei Änderung der Gesamtfördermenge entfällt. Es versteht sich, daß hierzu die Auskammerungen in ihrer Tiefe und Breite an die verschiedenen Schlauchdurchmesser angepaßt werden können. Im allgemeinen ist dies jedoch nicht erforderlich, sofern die Wandstärke der Schläuche unterschiedlichen Durchmessers im wesentlichen übereinstimmt. Es versteht sich weiter, daß die Summe aus Tiefe der Auskammerung und Passungsspiel an die doppelte Wandstärke des in der Auskammerung angeordneten Schlauches angepaßt ist.

[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher Erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1

einen Längsschnitt durch Exzenterschneckenrotor, Pumpenstator und Schläuche der erfindungsgemäßen Schneckenpumpe,

Fig. 2

einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 1 aus der in Fig. 1 eingezeichneten Blickrichtung A-A.

[0009] Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung dient als Schneckenpumpe für fließfähiges Pumpgut. Die insoweit erforderlichen Aggregate für Antrieb, Lagerung des Exzenterschneckenrotors sowie für Zu- und Abfuhr des Pumpgutes wurden zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

[0010] Zum grundsätzlichen Aufbau der Schneckenpumpen 1 gehört ein schraubenförmiger, angetriebener Exzenterschneckenrotor 2. Fig. 1 zeigt schraffiert den kreisförmigen Querschnitt des Exzenterschneckenrotors. Der Mittelpunkt 3 des Exzenterschneckenrotors weist zu der Rotationsachse 4 einen Exzentrizitätsabstand e auf. Erkennbar ist weiterhin der Pumpenstator 5, der im Ausführungsbeispiel aus NBR-Kautschuk gefertigt sein mag. Der Pumpenstator 5 umfaßt einen Statorraum 6, in dem der Exzenterschneckenrotor 2 wie eingezeichnet drehbar angeordnet ist. Einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß der Statorraum 6 längslaufende, teilzylindrische Statorwandabschnitte 7 aufweist. Fig. 2 zeigt ein Passungspiel s zwischem dem Exzenterschneckenrotor 2 und dem Pumpenstator 5, durch das ein verschleißfreier Betrieb der beiden Bauteile ermöglicht wird. Der Radius R der teilzylindrischen Statorwandabschnitte 7 ist mit diesem Passungspiel s an die Summe aus Querschnittsradius r des Exzenterschneckenrotors 2 und Exzentrizität e angpaßt, wie Fig. 2 zu entnehmen ist. Die Exzentrizität e beträgt im Ausführungsbeispiel 23% des Exzenterschneckenrotor-Durchmessers. Man erkennt, daß die Rotationsachse 4 und die Längsachse 4 des Statorraumes 6 zusammenfallen und insoweit ein zentrischer Antrieb des Exzenterschneckenrotors erfolgt. Fig. 2 zeigt vier Auskammerungen 8 im Statorraum 6. Diese verlaufen, wie Fig. 1 erkennen läßt, in Längsrichtung zwischen den Statorwandabschnitten 7. In den Auskammerungen 8 sind elastische Schläuche 9 angeordnet. Die gezeigte Schneckenpumpe ist vierflutig. Der Fördermechanismus ist in Fig. 1 gut zu erkennen. Die der Rotationsachse 4 fernsten Bereiche des Exzenterschneckenrotors laufen schraubenförmig um und sind als Linie auf dem Rotor 2 angedeutet. Man erkennt, daß im Schnitt dieser Bereiche mit den in Längsrichtung verlaufenden Schläuchen 9 abschnittsweise Dichtbereiche 10 gebildet werden, in denen die Schläuche 9 komprimiert werden. Fig. 1 zeigt, daß die Schläuche 9 zwischen den Dichtbereichen 10 Förderräume 11 aufweisen. Man erkennt, daß durch Rotation des Exzenterschneckenrotors 2 Förderräume 11 und Dichtbereiche 10 längs der Schläuche 9 verschoben werden, wodurch das in den Förderräumen 11 eingeschlossene Volumen in Förderrichtung gefördert wird. Die Förderrichtung ist in Fig. 1 als Pfeil gekennzeichnet. Die Dichtlinie zwischen Exzenterschneckenrotor 2 und Schläuchen 9 verläuft in einem von der Steigung des Exzenterschneckenrotors 2 abhängigen Winkel zur Längsrichtung der Schläuche 9. Der gezeigte Exzenterschneckenrotor 2 ist eingängig, er kann aber auch ohne weiteres mehrgängig ausgeführt sein. Der Exzenterschneckenrotor 2 wird regelmäßig aus Stahl, die Schläuche 9 werden aus elastischem Gummi oder Kunststoff gefertigt sein. Hinsichtlich des Pumpenstators 5 ist die Verwendung eines elastischen Materials mit einer Härte von 90 bis 95 Shore A für die Schonung der Schläuche vorteilhaft. Im übrigen werden an die chemische Beständigkeit des Exzenterschneckenrotor- und des Pumpenstatorwerkstoffes nur geringe Anforderungen gestellt, so daß preiswerte Materialien verwendet werden können. Fig. 2 zeigt, daß die Schläuche 9 äquidistant auf dem Umfang des Statorraumes verteilt sind. Sollen im Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Pumpgüter gefördert werden, so ist es vorteilhaft, zur pulsationsarmen Förderung jedes Pumpgutes einander paarweise auf dem Umfang des Statorraumes 6 gegenüberliegende Schläuche 9 zu verwenden. Die in Fig. 2 gezeigten Schläuche 9 haben den gleichen Durchmesser und fördern insofern gleiche Pumpgutströme. Man erkennt unschwer in Fig. 2, daß die Durchmesser der Schläuche ohne weiteres verändert werden können, um die Förderleistung der einzelnen Schläuche zu variieren. Im Betrieb wird hierbei das Verhältnis der in den Schläuchen 9 geförderten Pumpgutströme konstant und vom Gesamtdurchsatz bzw. von Drehzahl und Steigung des Exzenterschneckenrotors 2 unabhängig sein.

Ansprüche

1. Schneckenpumpe (1) für fließfähiges Pumpgut,
   mit angetriebenem und schraubenförmig gewundenem Exzenterschneckenrotor (2) mit konstantem, kreisförmigem Querschnitt, dessen Mittelpunkt (3) von der Rotationsachse (4) des Exzenterschneckenrotors (2) um einen Exzentrizitätsabstand (e) beabstandet ist, und
   mit einem Pumpenstator (5) mit Statorraum (6) wobei der Exzenterschneckenrotor (2) im Statorraum (6) drehbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
   daß der Statorraum (6) längslaufende, teilzylindrische Statorwandabschnitte (7) mit einem mit Passungsspiel (s) an die Summe aus Exzentrizitätsabstand (e) und Querschnittsradius (r) des Exzenterschneckenrotors (2) angepaßten Radius (R) besitzt sowie Rotationsachse (4) des Exzenterschneckenrotors (2) und Längsachse (4) des Statorraums (6) zusammenfallen,
   daß der Statorraum (6) zumindest zwei längslaufende Auskammerungen (8) zwischen den Statorwandabschnitten (7) aufweist, in denen elastische Schläuche (9) angeordnet sind, die in den Statorraum (6) hineinragen, und
   daß die Schläuche (9) durch die von der Rotationsachse (4) fernsten Bereiche des Exzenterschneckenrotors (2) abschnittsweise in Dichtbereichen (10) komprimiert werden und zwischen den Dichtbereichen (10) Förderräume (11) aufweisen, wobei Dichtbereiche (10) und Förderräume (11) durch Rotation des Exzenterschneckenrotors (2) in Förderrichtung längs der Schläuche (9) verschoben werden.

2. Schneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterschneckenrotor (2) mehrgängig ist.

3. Schneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenstator (5) aus elastischem Material mit einer Härte zwischen 90 und 95 Shore A gefertigt ist.

4. Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskammerungen (8) äquidistant auf dem Umfang des Statorraumes (6) verteilt sind.

5. Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem gleichen Pumpgut beaufschlagte Schläuche (9) einander jeweils paarweise auf dem Umfang des Statorraumes (6) gegenüberliegen.

6. Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Auskammerungen (8) Schläuche (9) mit unterschiedlichem Durchmesser aufnehmbar sind.

Zeichnung