Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, mit einem in einem Exzenterschneckenstator gelagerten Exzenterschneckenrotor, mit einer in einem an den Exzenterschneckenstator angeschlossenen Sauggehäuse gelagerten Kupplungsstange, und mit einer zu einer Antriebswelle führenden Verbindungswelle, wobei der Exzenterschneckenrotor, die Kupplungsstange und die Verbindungswelle als einteiliges Bauteil aus thermoplastischem Kunststoff ausgeführt sind.
Es ist eine Exzenterschneckenpumpe des eingangs beschriebenen Aufbaus bekannt, bei welcher der Exzenterschneckenrotor, die Kupplungsstange sowie die Verbindungswelle als einteiliges Bauteil aus thermoplastischem Kunststoff ausgeführt sind. Dieses kombinierte Bauteil besitzt eine konventionelle Lagerung, die relativ aufwendig gestaltet ist (vgl. US-PS 5 108 273).
Darüber hinaus ist eine ähnliche Schraubenpumpe bzw. Exzenterschneckenpumpe bekannt geworden, bei welcher der zugehörige Rotor mit einer Antriebswelle durch einen elastischen Drehstab verbunden ist. Der Drehstab und der Rotor bestehen aus Kunststoff und sind zusammen mit dem Rohr aus einem Stück gefertigt. Allerdings wird auch hier eine gesonderte Lagerung als unabdingbar angesehen (vgl. DE-OS 2 040 748).
Schließlich kennt man eine Exzenterschneckenpumpe, deren Exzenterschneckenrotor in einem Exzenterschneckenstator gelagert ist. Der vorgenannte Exzenterschneckenrotor ist an eine flexible Kupplungsstange angeschlossen, welche ihrerseits mit einer Antriebswelle sowie einem Antrieb in Verbindung steht. Dabei sind lediglich der Exzenterschneckenrotor sowie die Kupplungsstange einstückig ausgeführt. Zusätzlich kann die Kupplungsstange eine Biegeeinschnürung über eine bestimmte Länge aufweisen (vgl. WO 97/40 273).
Bei ähnlichen Exzenterschneckenpumpen sind der Exzenterschneckenrotor, die Kupplungsstange und die Verbindungswelle regelmäßig aus Edelstahl hergestellt und unter Zwischenschaltung von Gelenken miteinander verbunden. Zumindest der Exzenterschneckenrotor erhält häufig noch eine zusätzliche Oberflächen-Beschichtung oder ist poliert. Für die Gelenkverbindungen werden im allgemeinen mehrere Bauteile und elastische Manschetten benötigt. - Auch eine derartige Bauweise ist in konstruktiver und materialmäßiger Hinsicht aufwendig. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine extrem einfache und kostengünstige Exzenterschneckenpumpe mit Vielfachlagerung des einteiligen Bauteiles zur Verfügung zu stellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe vor, daß das einteilige Bauteil, bestehend aus Exzenterschneckenrotor, Kupplungsstange und Verbindungswelle, in den Übergangsbereichen von dem Exzenterschneckenrotor zu der Kupplungsstange und von der Kupplungsstange zu der Verbindungswelle jeweils gelenkbildende Einschnürungen in Form von Durchmesserreduzierungen aufweist. - Vorzugsweise dient der gesamte Bereich der Kupplungsstange als Gelenk und ist entsprechend eingeschnürt. Außerdem wird die Verbindungswelle in der Regel in einem an das Sauggehäuse angeschlossenen Dichtungsgehäuse gelagert. Bei dem einteiligen Bauteil kann es sich um ein solches aus glasfaserverstärktem Kunststoff handeln. Im übrigen empfiehlt die Erfindung, die gelenkbildenden Einschnürungen als konkave Durchmesserreduzierungen auszuführen.
Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß bei der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe nur noch eine einzige rotierende Kunststoffeinheit für die Kraftübertragung und Produktförderung benötigt wird. Insoweit wird eine aseptische Bauweise verwirklicht, welche für die Förderung von insbesondere Lebensmittel- und Pharmaprodukten geeignet ist, zumal sich die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe infolge der einteiligen Bauweise von Exzenterschneckenrotor, Kupplungsstange und Verbindungswelle aus Kunststoff durch besondere hygienische Sauberkeit sowie optimale Korrosionsbeständigkeit auszeichnet.
Überraschen muß die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Kunststoffbauweise einerseits eine hinreichende Biegesteifigkeit zum Erzeugen hoher Pumpendrücke bis beispielsweise 24 bar aufweist, andererseits dennoch eine solche Biegeelastizität besitzt, daß die sonst üblichen Gelenkverbindungen zwischen Exzenterschneckenrotor, Kupplungsstange und Verbindungswelle entfallen können und dennoch Gelenkfunktion erreicht wird. Diese Gelenkfunktion wird durch entsprechende, im Querschnitt konkave Einschnürungen zwischen Exzenterschneckenrotor, Kupplungsstange und Verbindungswelle optimiert. Überraschenderweise läßt sich der Exzenterschneckenrotor aus Kunststoff selbst dann verwirklichen, wenn der Exzenterschneckenstator ebenfalls aus Kunststoff besteht, gleichgültig, ob es sich insoweit um ein Elastomer oder einen unelastischen Kunststoff handelt. Das gleiche gilt in bezug auf die Verbindungswelle, welche sich unverändert mittels Gleitringdichtungen gegen das Dichtungsgehäuse abdichten läßt. - Stets wird eine Bauweise verwirklicht, die sich aufgrund des einteiligen Kunststoff-Bauteils für den rotierenden Pumpenstrang durch eine einfache und funktionsgerechte Konstruktion auszeichnet, die darüber hinaus kostengünstig ist.
Sofern das einteilige Bauteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, läßt sich eine besonders hohe Kraftübertragung ermöglichen und einwandfreie Maßhaltigkeit gewährleisten. Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht das einteilige Bauteil aus Polyamid, z.B. Polyamid 66. Dieser Kunststoff zeichnet sich durch elastische Steifigkeit, hohe Abriebfestigkeit und Wärmeformbeständigkeit aus, ist darüber hinaus sterilisierbar und besitzt Sperreigenschaften gegen Aromastoffe. Folglich ist dieser Kunststoff besonders für die einteilige Bauweise von Exzenterschneckenrotor, Kupplungsstange und Verbindungswelle geeignet, zumal er in physikalischer und chemischer Hinsicht jene Eigenschaften beinhaltet, welche für den Pumpenstrang eines Exzenterschneckenpumpe benötigt werden, welche zum Fördern von insbesondere Pharma- und Lebensmittelprodukten, aber auch Kosmetikprodukten und Produkten für die Farbenherstellung dient. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das einteilige Bauteil aber auch aus Polytetrafluorethylen besteht, welches sich durch besondere Schmiereigenschaften auszeichnet. In diesem Fall wird eine Ausführungsform mit einer Graphitfüllung von 10 % bis 15 % bevorzugt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
In den Figuren ist eine Exzenterschneckenpumpe 1 mit einem in einem Exzenterschneckenstator 2 gelagerten Exzenterschneckenrotor 3, einer in einem an den Exzenterschneckenstator 2 angeschlossenen Sauggehäuse 4 gelagerten Kupplungsstange 5 und mit einer in einem an das Sauggehäuse 4 angeschlossenen Dichtungsgehäuse 6 gelagerten, zu einer Antriebswelle 7 führenden Verbindungswelle 8 dargestellt. Der Pumpenantrieb mit der Antriebswelle 7 ist lediglich angedeutet.
Der Exzenterschneckenrotor 3, die Kupplungsstange 5 und die Verbindungswelle 8 sind als einteiliges Bauteil aus thermoplastischem Kunststoff ausgeführt. Das Kunststoff-Bauteil weist in den Übergangsbereichen von dem Exzenterschneckenrotor 3 zu der Kupplungsstange 5 und von der Kupplungsstange 5 zu der Verbindungswelle 8 Durchmesserreduzierungen auf, welche die in diesen Bereichen sonst erforderlichen Gelenkverbindungen ersetzen. Nach dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Durchmesserreduzierungen aus im Querschnitt konkave Einschnürungen 9. Das einteilige Kunststoff-Bauteil 3, 5, 8 kann aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen, um die Kraftübertragung einerseits und die Maßhaltigkeit dieses rotierenden Pumpenstranges andererseits zu optimieren. Nach dem Ausführungsbeispiel besteht das einteilige Kunststoff-Bauteil 3, 5, 8 aus Polyamid, nämlich Polyamid 66 und läßt sich unschwer im Spritzgußverfahren herstellen. Darüber hinaus ist selbst eine spanende Bearbeitung und die Einhaltung feinster Toleranzen möglich.