Exzenterschneckenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Exzenter schneckenpumpe mit einem schrauben- oder schnek- kenförmigen Rotor, der in einem Stator von solcher Form seines Innenraumes angeordnet ist, dass zwi schen Rotor und Stator Hohlräume gebildet werden, die sich bei der Drehung des Rotors vom einen zum anderen Ende des Stators fortbewegen und dabei das in ihnen enthaltene Fördergut mitnehmen,
wobei der Rotor ausser seiner Drehbewegung zugleich eine Schwingbewegung etwa parallel zu sich selbst aus führt und über Gelenke mit einer Antriebswelle ver bunden ist und wobei an beiden Enden des Stators je eine Vorkammer mit einem Anschlussstutzen ange ordnet ist, von denen die eine als Saugkammer und die andere als Druckkammer dient.
Es sind z. B. Exzenterschneckenpumpen bekannt, bei denen zwei schraubenförmige Elemente als Rotor und Stator ineinanderliegen und das äussere Element einen Schraubengang mehr als das innere Element hat und die Steigungen der Schraubenwindungen der beiden Elemente sich wie die Gangzahlen verhalten, dabei aber konstant zunehmend oder abnehmend sein können.
Zweck der Erfindung ist es hauptsächlich, Exzen- terschneckenpumpen zu verbessern und weiter zu entwickeln mit dem Ziel, dass sie nicht nur für Flüs sigkeiten verschiedener Arten, sondern auch für mehr oder weniger fliessfähige Schlämme und für die Förderung tixotroper, nichtfliessfähiger, hochpastöser und hochviskoser sowie gegebenenfalls trockener Fördergüter verwendbar sind.
Hierzu bezweckt die Erfindung, das Eindringen des Fördergutes zwischen die aktiven Teile der Pumpe, Rotor und Stator, zu erleichtern.
Zweck der Erfindung ist ferner, insbesondere verhältnismässig trockene, aneinander und an festen Wänden leicht haftende Fördergutteile von den nicht aktiven Räumen wie insbesondere den Zwischenräu men zwischen Gelenkteilen und dem Raum zwischen der Kardanwelle des Gelenks und der diese umge benden Hohlwelle, möglichst fernzuhalten, so dass sie sich nicht dort festsetzen und Störungen herbeiführen können.
Zweck der Erfindung ist es weiter, bei der Förde- rung von Medien mit abrasivem Charakter oder hohem Feststoffanteil einen übermässigen Ver- schleiss von aktiven Teilen der Pumpe zu vermeiden.
Zweck der Erfindung ist es ausserdem, die Kar danwelle oder sogenannte Pendelachse, die ein be sonders aufwändiges Bauelement aus hochwertigem Material mit hohen Bearbeitungskosten darstellt, so wie die sie umgebende Hohlwelle entbehrlich zu machen und stattdessen ein einfacheres und kürzeres Bauelement zu verwenden, das zugleich keiner War tung oder Schmierung mehr bedarf und ausserdem die Voraussetzung dafür schafft, dass grundsätzlich die Länge des Maschinengehäuses und insbesondere die Länge des auf der Antriebsseite liegenden Teils der Anordnung verkürzt werden kann.
Schliesslich bezweckt die Erfindung noch, für einen Ausgleich des auf den Stator wirkenden Axial schubes im Betriebe zu sorgen, der bei den Anwen dungsfällen, für die eine solche Exzenterschnecken- pumpe gedacht ist, unter Umständen erheblich sein kann.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeich nungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig.l eine Ausführungsform einer Exzenter schneckenpumpe gemäss der Erfindung, im Längs schnitt, Fig. 2 eine Darstellung derselben Pumpe, im Querschnitt längs der Linie II-11 von Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Ausfüh rungsform einer Exzenterschneckenpumpe mit Spül system, Fig.4 einen Querschnitt durch den Stator längs der Linie IV-IV,
Fig.5 die Einzeldarstellung eines Pfropfenkör- pers in einem grösseren Massstab, Fig.6 eine weitere Ausführungsform einer Ex zenterschneckenpumpe gemäss der Erfindung mit wartungsfreiem Doppelgelenk, Fig. 7 die gleiche Maschine im Querschnitt längs der Linie VII-VII von Fig. 6, Fig. 8 eine geeignete Ausführung des Doppelge lenks in einem grösseren Massstab,
Fig.9 eine andere Ausführung des Doppelge lenks, Fig.10 Einzelteile eines Doppelgelenks gemäss Fig. 9, Fig. 11 und 12 zwei weitere Ausführungsmöglich keiten geeigneter Doppelgelenke.
In Fig. 1 ist 1 der Druckstutzen, 2 der Saugstut zen, 8 der Rotor, 9 die Kardanwelle, 10 die sie umge bende Hohlwelle.
Eine mit dem Rotor gleichachsige und mit ihm drehbare ein- oder mehrgängige archimedische Schnecke 37 (Gleichdruckschnecke) von einer Stei gung, die grösser ist als die des Rotors, ist dem Rotor vorgeschaltet und befördert das Fördergut aus einem Bereich, in dem es sich frei angehäuft befindet, in Achsrichtung des Rotors zwischen Rotor und Stator. Die Schnecke 37 läuft in einem Schneckenkörper 38, der entweder im Saugstutzen 2 oder bei Einbau der Pumpe ohne Saugstutzen direkt an dem mit dem För- dergut gefüllten Behälter in diesem selbst angebracht sein kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Schneckenleitkörper 38 ein Teil des Saugstutzens 2, der in seinem unteren Bereich entsprechend ausgebil det ist. Die oszillierende Bewegung der Vorschnecke 37 kann bei der Bemessung des Schneckenleitkörpers leicht berücksichtigt werden.
Ist die Saugseite diejenige Seite des Rotors, auf der sich das Kardangelenk befindet, so kann die archimedische Schnecke, abweichend von dem Aus- führungsbeispiel, etwa konzentrisch auf dem Kardan gelenk angeordnet werden. Sie erhält dann einen ver- hältnismässig grossen Durchmesser.
Um das Eindringen von Fördergut in die Hohl welle 10 zu verhindern, kann eine in Richtung auf den Rotor fördernde ein- oder mehrgängige Schnecke 39 mit einer Steigung, die grösser ist als die des Rotors, auf der Kardanwelle 9, auch Pendelachse ge nannt, angebracht sein. Die Schnecke 39 verhindert eine unerwünschte Füllung der Hohlwelle mit För- dergut.
Um eine geschlossene, das Festsetzen von För- dergut in dem Lager des Kardanzapfens vermeidende Bauform zu schaffen, ist die Lagerung des Kardan- zapfens in den Gelenken an den Enden der Kardan welle durch Metallgummibuchsen 22 gebildet. Diese können die kardanische Auslenkung infolge der Oszillation des Rotors elastisch aufnehmen.
Es ent fällt dann die Notwendigkeit der Schmierung und des Vorsehens von Schutzvorrichtungen gegen das Ein dringen von Fördergut, sonstigen Fremdkörpern oder Schmutz. Ausserdem wird durch sie ein stetiger Kraftschluss zwischen dem Rotor 8 und der Kardan welle 9 erreicht, wie er bei den bisher bei Ex zenterschneckenpumpen üblichen Kardangelenken mit Doppelkonusbuchse nicht vorhanden war. Unter Metallgummibuchsen sind Buchsen aus Gummi zu verstehen, die an Metallhülsen anvulkanisiert sind.
In Fig. 3, die eine Exzenterschneckenpumpe von besonderer Verschleissfestigkeit für zwei Förderrich- tungen zeigt, sind<B>101</B> und 102 die beiden Anschluss- stutzen, die wahlweise als Saugstutzen und als Druck stutzen dienen können. 103 ist der Stator, der bei spielsweise aus einem Kunststoff oder aus natürli chem oder synthetischem Kautschuk bestehen kann und von dem zylindrischen Teil 104 des vorzugsweise metallenen Pumpengehäuses umschlossen ist.
105 ist der Rotor, der mit der Kardanwelle 106 durch ein Kardangelenk 107 verbunden ist, wobei die Lagerung des Kardanzapfens durch eine Metallgummibuchse 108 gebildet wird. An beiden Enden des Rotors be findet sich eine archimedische Schnecke 109 bzw. 110, von denen die jeweils auf der Saugseite befindli che das Fördergut in Achsrichtung zwischen Rotor und Stator leitet.<B>111</B> ist eine auf der Kardanwelle 106 angeordnete Abdichtungsschnecke.
In der Erkenntnis, dass übermässiger Verschleiss bei der Förderung von Medien mit abrasivem Charakter oder hohem Feststoffanteil eine Folge zu geringer Flüssigkeitsbenetzung der sich berührenden Flächen des Stators und des Rotors ist, sind erfin dungsgemäss auf der Innenfläche des Stators 103 schraubenlinienförmig verlaufende und sich kreu zende Spülrillen 112 vorgesehen.
Sie stehen über Bohrungen 13 mit einem Spülsystem in Verbindung, das im Falle dieses Ausführungsbeispiels durch einen oder mehrere axiale Hohlräume 114 zwischen der Aussenseite des Stators 103 und der Innenseite des Gehäuses 104 gebildet ist. Zu diesem Spülsystem können auch Umfangsrillen 115 gehören. Der Stator ist an beiden Enden durch Verstärkungsplatten 116 abgeschlossen. Eine Ansicht des Stators in Achsrich tung mit der einen davor liegenden Verstärkungs platte 116 (zum Teil abgebrochen dargestellt) ist in Fig. 4 zu sehen.
Die Verstärkungsplatten werden von je einem Pfropfen<B>117</B> durchsetzt, wie er in einem grösseren Massstab in Fig.5 dargestellt ist. Der Pfropfenkörper 117 enthält einen Durchgang 118 und ein Sieb 119. In dem Gehäuseteil 104 befindet sich ein Anschluss 120 für die Fremdspülung, der, falls ausschliesslich Eigenspülung benutzt werden soll, durch einen besonderen Verschlusspfropfen (nicht dargestellt) abgeschlossen werden kann.
Es kann auch vorteilhaft sein, die Spülnuten oder -rillen abweichend von dem Ausführungsbeispiel so anzuordnen, dass sie sich nicht kreuzen. Ferner kann bei einer zweiseitig wirkenden Pumpe die Vor- schnecke auf der einen Druckseite weggelassen wer den. Die Pumpe kann dann, wenn sie für tixotrope Flüssigkeiten verwendet wird, mit derjenigen Seite angeschlossen werden, wo die Vorschnecke sich be findet. Bei nicht-tixotropen Medien wird der andere Stutzen als Saugstutzen benutzt.
Bei der weiter verbesserten Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 ist 201 der Druckstutzen, 202 der Saugstutzen. 203 ist das Statorgehäuse, 204 der darin feststehend angeordnete Stator, mit dessen Hohlraum die Rotorschnecke 205 zusammenwirkt. 206 ist die Antriebswelle, die bei 207 gelagert ist und durch eine Stopfbuchsendichtung 208 in den hier als Druckkam mer dienenden Raum 209 hineinragt. In dem Raum: 209 befindet sich das den Rotor mit der Antriebs welle verbindende wartungsfreie Doppelgelenk 210, dessen aufeinander gleitende Teile, wie noch zu be schreiben sein wird, keine Wartung oder Schmierung erfordern.
Dadurch, dass der Stator und die Antriebswelle mit je einem Ende bis in die zwischen Rotor und An triebswelle befindliche Vorkammer hineinragen, und durch die Verwendung eines wartungsfreien Doppel gelenks, wie nachstehend noch näher beschrieben, wird es möglich, die Kardanwelle oder Pendelachse sowie die sie umgebende Hohlwelle, wie sie bei den früheren Ausführungsformen (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) notwendig waren, entbehrlich zu machen, dabei die Wartung oder Schmierung der Gelenke zu vermeiden und ausserdem die Voraussetzung dafür zu schaffen, dass grundsätzlich die Länge des Maschinengehäuses und insbesondere die Länge des auf der Antriebsseite liegenden Teils verkürzt werden kann.
Das Doppelgelenk 210 kann, wie angedeutet, zwei Gelenke 211, 212 besitzen. Das Doppelgelenk kann ferner von einem schlauchförmigen Schutzbalg 213 aus Kautschuk oder Kunststoff umhüllt sein, der an den Enden von Rotor und Antriebswelle befestigt ist. Die Fig. 8, 9 und 12 zeigen einige Ausführungs möglichkeiten wartungsfreier Doppelgelenke, bei denen stets zwei Endstücke 215, 216; 225, 226; 235, 236, von denen das eine mit der Antriebswelle und das andere mit dem Rotor verbunden ist, sowie fer ner zwei Gelenkstücke und ein Mittelstück zwischen den Gelenkstücken vorhanden sind;
jeweils eines von zwei dieser aufeinander gleitenden Teile besteht zu mindest an seinen Gleitflächen aus wartungsfreiem Lagermaterial, insbesondere Polytetrafluoräthylen, gegebenenfalls in einer Metalldispersion, das keiner Schmierung an den Auflagerstellen bedarf.
Das wartungsfreie Doppelgelenk nach Fig.8 weist zwei Kreuzzapfengelenkstücke 217, 218 auf, welche je vier rechtwinklig zueinander angeordnete, zu einem Stück in Kreuzform verbundene Zapfen besitzen. Diese Zapfen sind paarweise in je einem der gabelförmig gestalteten Endstücke 215, 216 und in einem H-förmigen Mittelstück 219 gelagert. Jeweils einer von zwei aufeinander gleitenden Teilen, vor zugsweise die Kreuzzapfengelenkstücke, bestehen aus einem Lagermaterial wie z. B. Polytetrafluoräthylen in einer Metalldispersion, während die Endstücke und das Mittelstück aus Metall bestehen können.
Die Ausführungsform des Doppelgelenks nach Fig. 9 und 10 weist zwei kugelförmige Gelenkstücke 227, 228 mit Einschnitten in senkrecht zueinander liegenden Ebenen auf. Die beiden Endstücke 225, 226 sowie ein Mittelstück 229 sind in ihren den Kugeln benachbarten Enden mit flachen Vorsprün gen 30 versehen, die so gestaltet und bemessen sind, dass sie in die Einschnitte oder Nuten 231 bzw. 232 der Gelenkkugeln passen und in diese eingreifen können.
Auch hier sind die Materialien der einzelnen aufeinander gleitenden Teile so gewählt, dass ohne Schmiermittel gute Gleiteigenschaften vorhanden sind.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des Doppel gelenks, bei der ein Schlauch 237 aus elastischem Material wie Kautschuk oder Kunststoff, der noch mit Verstärkungseinlagen aus Textilmaterial, Poly amiden oder Metalldraht versehen sein kann, zur Drehmomentübertragung dient und hierzu mit Schel len o. dgl. bei 238 an den Enden des Rotors und der Welle befestigt ist.
Fig. 12 zeigt ein anderes wartungsfreies Doppel gelenk, bei dem mit den beiden Endstücken ein ela stisches, biegsames Mittelstück 240 fest verbunden ist, das aus mehreren Lagen gegensinnig gewickelten, federnden Materials, insbesondere Stahlfedern, be steht.
Zum Ausgleich des auf den Stator 204 wirkenden Axialschubes kann ein mit dem Druckraum 209 über eine Leitung 214 verbundener, entgegen der Schub richtung des geförderten Mediums auf den Stator 204 wirkender Flüssigkeitskolben vorgesehen sein, der durch einen zum Stator koaxialen Raum 220 ge bildet wird.