|
(11) | EP 0 723 081 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
|
|
| (54) |
Schneckenpumpe für fliessfähiges Pumpgut Anger pump for conveying fluid material Pompe à hélice pour convoyer de la matière fluide |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Schneckenpumpe für fließfähiges Pumpgut, - mit angetriebenem und schraubenförmig gewundenem Exzenterschneckenrotor mit konstantem, kreisförmigen Querschnitt, dessen Mittelpunkt von der Rotationsachse des Exzenterschneckenrotors um einen Exzentrizitätsabstand beabstandet ist, mit einem Pumpenstator mit Statorraum, und mit im Statorraum längslaufenden, in diesen hineinragenden, elastischen Schläuchen, wobei
- der Exzenterschneckenrotor im Statorraum drehbar angeordnet ist, wobei ferner
- die Rotationsachse des Exzenterschneckenrotors und die Längsachse des Statorraums zusammenfallen, wobei weiter
- die Schläuche durch die von der Rotationsachse fernsten Bereiche des Exzenterschneckenrotors abschnittsweise in Dichtbereichen komprimiert werden und zwischen den Dichtbereichen Förderräume aufweisen, und wobei
- die Dichtbereiche und die Förderräume durch Rotation des Exzenterschneckenrotors in Förderrichtung längs der Schläuche verschoben werden.
[0002] Eine Schneckenpumpe des eingangs beschriebenen Aufbaus ist durch die GB-A-2 029 514 bekannt geworden. Diese weist unter anderem einen über eine Antriebsachse angetriebenen schraubenförmig gewundenen Exzenterschneckenrotor mit konstantem kreisförmigen Querschnitt auf. Die in einem Statorraum längs verlaufenden elastischen Schläuche werden mittels endseitigen Platten durch den Statorraum geführt. Hierzu sind Öffnungen in den vorgenannten Platten vorgesehen. Ferner finden sich Zentralöffnungen, welche der Aufnahme einer Antriebs- bzw. Rotationsachse dienen. Um die Schläuche abschnittsweise in Dichtbereichen zu komprimieren und zwischen den Dichtbereichen Förderräume zu definieren, kommt es einzig und allein darauf an, das Spaltspiel bzw. Passungsspiel zwischen Exzenterschneckenrotor und Stator so einzustellen, daß dieses etwa der zweifachen Wanddicke der elastischen Schläuche entspricht. Folglich greifen an die Schläuche in Längsrichtung verlaufende Kräfte an, welche zu unvermeidbaren Beschädigungen führen können. Insbesondere lassen sich Dehnungen, die beispielsweise in Verbindung mit Alterungseffekten zum Reißen führen können, nicht ausschließen.
[0003] Im übrigen sind Schneckenpumpen mit Exzenterschneckenrotor 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 Kontraktes 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, d.h., pro Rotor-Stator-Paarung kann nur ein Pumpgutstrom gefördert werden.
[0004] Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Schneckenpumpe des eingangs beschriebenen Aufbaus hinsichtlich Beständigkeits- und Verschleißproblemen zu verbessern.
[0005] Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Schneckenpumpe für fließfähiges Pumpgut, daß der Statorraum längslaufende, teilzylindrische Statorwandabschnitte und zumindest zwei zwischen den Statorwandabschnitten längslaufende Auskammerungen für die hierin angeordneten elastischen Schläuche aufweist, und daß die Statorwandabschnitte einen mit Passungsspiel an die Summe aus Exzentrizitätsabstand und Querschnittsradius des Exzenterschneckenrotors angepaßten Radius besitzen.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
- 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,
- mit einem Pumpenstator (5) mit Statorraum (6), und
- mit im Statorraum (6) längslaufenden, in diesen hineinragenden, elastischen Schläuchen (9), wobei
- der Exzenterschneckenrotor (2) im Statorraum (6) drehbar angeordnet ist, wobei ferner
- die Rotationsachse (4) des Exzenterschneckenrotors (2) und die Längsachse (4) des Statorraums (6) zusammenfallen, wobei weiter
- 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, und wobei
- die Dichtbereiche (10) und die Förderräume (11) durch Rotation des Exzenterschneckenrotors (2) in Förderrichtung längst der Schläuche (9) verschoben werden,
dadurch gekennzeichnet, daß- der Statorraum (6) längslaufende, teilzylindrische Statorwandabschnitte (7) und zumindest zwei zwischen den Statorwandabschnitten (7) längslaufende Auskammerungen (8) für die hierin angeordneten elastischen Schläuche (9) aufweist, und daß
- die Statorwandabschnitte (7) einen mit Passungsspiel (s) an die Summe aus Exzentrizitätsabstand (e) und Querschnittsradius (r) des Exzenterschneckenrotors (2) angepaßten Radius (R) besitzen.
- having a driven, helically wound eccentric spiral rotor (2) which has a constant, circular cross-section, the centre (3) of which is spaced apart from the axis of rotation (4) of the eccentric spiral rotor (2) by an eccentricity interval (e),
- having a pump stator (5) with a stator space (6) , and
- having flexible hoses (9) which run longitudinally in the stator space (6) and which protrude into the latter, wherein
- the eccentric spiral rotor (2) is rotatably disposed in the stator space (6), wherein in addition
- the axis of rotation (4) of the eccentric spiral rotor (2) and the longitudinal axis (4) of the stator space (6) coincide, wherein in addition
- the hoses (9) are compressed sectionally in compaction regions (10) by the regions of the eccentric spiral rotor (2) which are furthest from the axis of rotation (4) and comprise conveying spaces (11) between the compaction regions (10), and wherein
- the compaction regions (10) and the conveying spaces (11) are displaced along the hoses (9) in the direction of conveying by the rotation of the eccentric spiral rotor (2),
characterised in that- the stator space (6) comprises longitudinally extending, partially cylindrical wall sections (7) and at least two chamber-like recesses (8), which extend longitudinally between the stator wall sections (7), for the flexible hoses (9) disposed therein, and that
- the stator wall sections (7) have a radius (R) which is matched with a fitting clearance (s) to the sum of the eccentricity interval (e) and the cross-sectional radius (r) of the eccentric spiral rotor (2).
- avec rotor à vis excentrique (2) entraîné et enroulé en spirale, de section circulaire constante, dont le centre (3) est espacé de l'axe de rotation (4) du rotor à vis excentrique (2) d'une distance d'excentricité (e),
- avec un stator de pompe (5) avec chambre de stator (6), et
- avec des tuyaux élastiques (9) pénétrant à l'intérieur de la chambre de stator (6) et s'étendant longitudinalement dans celle-ci,
- le rotor à vis excentrique (2) étant monté tournant dans la chambre de stator (6), en outre
- l'axe de rotation (4) du rotor à vis excentrique (2) et l'axe longitudinal (4) de la chambre de stator (6) coïncidant, en outre
- les tuyaux (9) étant comprimés par endroits, dans des zones d'étanchéité (10), par les zones du rotor à vis excentrique (2) les plus éloignées de l'axe de rotation (4) et présentant des chambres de circulation (11) entre les zones d'étanchéité (10), et
- les zones d'étanchéité (10) et les chambres de refoulement (11) étant déplacées, par rotation du rotor à vis excentrique (2), dans le sens de circulation, le long des tuyaux (9),
caractérisée en ce que- la chambre de stator (6) présente des portions de paroi de stator (7) en partie cylindriques, s'étendant longitudinalement et au moins deux logements (8), s'étendant longitudinalement entre les portions de paroi de stator (7), pour les tuyaux élastiques (9) disposés à l'intérieur, et en ce que
- les portions de paroi de stator (7) présentent un rayon (R) adapté, avec un jeu d'adaptation (s), à la somme de la distance d'excentricité (e) et du rayon (r) de la section transversale du rotor à vis excentrique (2).