CH438953A - Exzenter-Schneckenpumpe - Google Patents

Description

      Exzenter-Schneckenpumpe       Die Erfindung betrifft eine     Exzenter-Schnecken-          pumpe,    deren Schneckenwelle bzw.     Verdränger    in  einem aus elastischem Kunststoff, z. B. Buna, beste  henden     Stator        rotiert.    Derartige Pumpen     eignen    sich  ganz besonders zur Förderung von Dickstoffen, und  solchen Flüssigkeiten,     welche    mit Feststoffen gemischt  sind.

   Dabei wird der     Förderwirkungsgrad    besonders  durch die Qualität der Abdichtung zwischen den  Druckräumen des     Stators    und dem Profil des     Verdrän-          gers    bestimmt, was neben einer präzisen Fertigung  dadurch erreicht wird, dass die     Druckraumwände    des       Stators    durch     Vorspannung    an den     Verdränger    ela  stisch angepresst werden.  



  Dabei muss jedoch in Kauf genommen werden,  dass mit zunehmendem Förderdruck die     Dichtwirkung     des     Stators    wegen der     Kompressibilität    des Werkstoffes  abnimmt, so dass man gezwungen ist, die genannte       Vorspannung    so zu wählen,     dass    diese im drucklosen  Zustand der Pumpe     ziemlich    hohe Reibwerte ergibt.  



  Mit dieser Massnahme ist also, besonders in den  unteren Druckbereichen, wegen der hohen Reibverlu  ste eine Verringerung des mechanischen Wirkungsgra  des und erhöhte Abnützung verbunden. Ausserdem  erfordert diese Betriebsweise die Verwendung von teu  ren Werkstoffen für den     Stator,    wobei auch eine erheb  liche Wandstärke des     Stators    für die Beherrschung der  hohen Beanspruchungen notwendig ist.  



  Trotz dieser Aufwände     kann    die erwähnte Pumpe  mit den bisherigen Mitteln nur bis zu einem     verhältnis-          mässig    niedrigen     Förderdruck    mit gutem     volumetri-          schem    Wirkungsgrad     eingesetzt    werden. Für die Bewäl  tigung höherer Drücke ist es notwendig, mehrere Pum  pen hydraulisch zu koppeln, wodurch dann die     Be-          schaffungs-    und Betriebskosten unter Umständen nicht  mehr wirtschaftlich tragbar sind.  



  Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt,  die genannten     Mängel    zu beseitigen und zusätzliche  bauliche und funktionelle Verbesserungen bei Pumpen  der behandelten Art zu erzielen. Dies wird     erfindungs-          gemäss    dadurch erreicht, dass der     Stator    der Pumpe    von einem Flüssigkeitskörper umgeben ist, dessen  hydrostatischer Druck regelbar ist.  



  Durch diesen Vorschlag ist die Voraussetzung für  eine Betriebsweise der Pumpe geschaffen, bei welcher  die Elastizität des     Statorwerkstoffes    auch dazu verwen  det wird, um eine, den Betriebswerten der Pumpe, ins  besondere dem     jeweiligen        Förderdruck    und der Be  schaffenheit des Mediums angepasste Pressung zwi  schen dem     Verdränger    und den Wänden des Pumpen  raumes zu erzielen, wobei der von aussen .auf den     Sta-          torkörper    gleichmässig wirkende hydrostatische Druck  zu den inneren     Führungswänden    weitergeleitet wird.  



  Damit können die bei     niedrigen        Drücken    vielfach  zu hohen Reibwerte in der Pumpe zugunsten einer  Senkung der Reibverluste auf die jeweils erforderliche  Grösse begrenzt werden und das bisher nachteilig  grosse Anlauf- bzw.     Losreissmoment    der Pumpe durch  eine     Anfahrregelung    des hydrostatischen Druckes des  Flüssigkeitskörpers auf niedrigere Werte gebracht wer  den. Ferner kann ein erheblicher     Teil    des bisher für  den     Stator    benötigten teuren Werkstoffes     eingespart     werden.

   Die durch die Erfindung erreichbare grössere  Geschmeidigkeit des     Stators        erleichtert    auch die Besei  tigung von Verstopfungen bzw. von eingeklemmten  harten Gegenständen im Pumpenraum, da     im    drucklo  sen Zustand der     Stator    schmiegsam ist, so dass der       Verdränger    zum     Ausschieben    des Fremdkörpers als  Förderschnecke     benützt    werden kann. Dabei ist es  auch möglich, den     Verdränger    zusammen mit dem ein  geklemmten Gegenstand ohne besonderen Kraftauf  wand aus dem     Stator    herauszuziehen.  



  In diesem Zusammenhang .sei noch erwähnt, dass  durch die Erfindung auch die Empfindlichkeit der       Pumpe    gegen die im     Fördermedium        mitgeführten    Fest  stoffe noch weiter vermindert wird, da für das Durch  treten solcher Bestandteile die Geschmeidigkeit des       Stators    beliebig veränderbar gemacht werden kann,  wobei der bei den genannten Störungen auf der Druck  seite der Pumpe eintretende Druckabfall zu einer      selbsttätigen Veränderung der     Durchlässigkeit    des     Sta-          tors        einsetzbar    ist.  



  Durch die Anhebung des     Förderwirkungsgrades,     besonders im Bereich höherer Drücke, lassen sich  durch die Erfindung im einstufigen Betrieb wesentlich  höhere     Förderdrücke    als bisher erzielen, wodurch sich  Hochdruckanlagen mit bedeutend geringerem spezifi  schem Aufwand an Kosten und     Bauraum    erstellen las  sen.  



  Die obigen Ausführungen lassen erkennen, dass  den Mitteln zur Beeinflussung des hydrostatischen  Druckes des Flüssigkeitskörpers eine besondere Bedeu  tung zukommt. Ausgehend von den in der Praxis ge  stellten     Bedingungen    können folgende Regelmöglich  keiten zur Beeinflussung des hydrostatischen Druckes  des Flüssigkeitskörpers vorgesehen sein:  I. Der hydrostatische Druck .ist unabhängig von  einer Betriebsgrösse automatisch und/oder manuell  regelbar.  



  Il. Der hydrostatische Druck ist in Abhängigkeit  von einer     Betriebsgrösse    bzw. einem Betriebszustand  der Pumpe, vorzugsweise vom Förderdruck, automa  tisch regelbar.  



       III.    Die Druckregelung nach Ziffer     I1    ist manuell  beeinflussbar.  



  Diese Regelmöglichkeiten können auch bei mehre  ren gekoppelten Pumpenansätzen     verwendet    werden,  wobei als Geber jeweils die geeignete Pumpenstufe  wahlweise einschaltbar ist und die Regelimpulse von  einem Aggregat für sämtliche Pumpenansätze geliefert  werden.  



  Ausführungsbeispiele der     Erfindung    sind in der  Zeichnung     schematisch    dargestellt, wobei die Regel  und Steuermittel der Deutlichkeit halber im     Verhältnis     zu den Abmessungen der Pumpe vergrössert gezeichnet  sind. Es zeigt:       Fig.    1 eine     grundsätzliche    Anordnung       Fig.    2 eine andere     Anordnungsmöglichkeit          Fig.    3 eine Anordnung mit Luftraum       Fig.    4 eine Anordnung mit Membrane       Fig.5    eine Anordnung mit hydraulischer     überset-          zung.     



  In     sämtlichen    Figuren ist die     Exzenter-Schnecken-          welle    bzw. der     Verdränger    mit 1, der elastische     Stator     mit 2, der Druckraum des Flüssigkeitskörpers mit 3  und der äussere Mantel mit 4 bezeichnet. Ferner ist  jeweils die Saugseite     mit     S  und die Druckseite mit   D  bezeichnet. Der Antrieb des     Verdrängers    2 erfolgt  in üblicher Weise auf der Saugseite  S . Bei der  grundsätzlichen Anordnung nach     Fig.    1 ist der Mantel  4, welcher den Raum 3 für den Flüssigkeitskörper       umschliesst,    mit einem Stutzen 6 versehen, in welchem  ein Kolben 7, z.

   B. als Bestandteil einer     schraubbaren     Hülse 8, in den Flüssigkeitskörper 3 hinein, bzw. aus  diesem heraus beweglich ist. Durch diese Einrichtung  ist es möglich, den auf den     Stator    wirkenden hydrosta  tischen Druck des z. B. aus Hydrauliköl bestehenden  Flüssigkeitskörpers, von Null bis zu einem Maximum  einzustellen und dadurch die Geschmeidigkeit des     Sta-          tors    zu verändern. So kann durch völlige Entlastung  des Flüssigkeitskörpers das     Anfahren    ohne das nach  teilige     grosse        Anfahrmoment    erfolgen.

   Die Förderwir  kung kann dann mit einem sehr niedrigen Wert einset  zen und mit der     Steigerung    des     hydrostatischen        Druk-          kes    im     Flüssigkeitskörper    erhöht werden, wobei letzte  rer dem     verlangten    Förderdruck angepasst werden  kann.    Die     Fig.    2 betrifft     eine    Anordnung, bei welcher der  Flüssigkeitskörper aus der Förderflüssigkeit gebildet  wird. Zu diesem Zweck ist die Druckseite  D  der  Pumpe über eine Leitung 10 mit dem Raum 3 verbun  den.

   Dadurch entspricht     dann    der     Druck    im Flüssig  keitskörper jeweils dem Förderdruck, so dass in diesem  Fall mit niedrigem Förderdruck     angefahren    werden  kann, welcher sich     dann    selbsttätig     steigert.    Da die  Pumpe besonders zur Förderung von Dickstoffen und       Flüssigkeiten    mit     eingemischten    Feststoffen verwend  bar sein soll, müssen die     Querschnitte    der Leitung 10  entsprechend gross bemessen werden.

   Ferner ist es  zweckmässig, die Leitung 10 mit einem     Abschlussor-          gan    11 und     Überdruckventil    12 zu versehen, dessen       Niederdruckraum    mit der Saugseite verbunden ist.  



  In     Fig.    3 ist eine Anordnung gezeigt, bei welcher  ebenfalls der Flüssigkeitskörper aus dem     Förderme-          dium    gebildet wird. Anstelle der Verbindungsleitung ist  hier der     Stator    im Bereich des hohen Förderdruckes  mit Öffnungen 13 versehen, welche die Druckräume  innerhalb des     Stators    mit dem Raum 3 verbinden.  Diese Ausführung lässt zwar keine Beeinflussung der  Verbindung mit dem Flüssigkeitskörper durch Drosse  lung zu. Durch die Anordnung eines Luftraumes 14  sind jedoch für die Regelung des hydrostatischen     Druk-          kes    im Raum 3 besonders vorteilhafte Möglichkeiten  gegeben.

   Der Luftraum 14 wird in einem Zylinder 15  gebildet, dessen Innenraum mit dem Raum 3 über  einen Anschlussstutzen 16 in Verbindung steht, dessen       Durchtrittsquerschnitt    mittels eines Drehschiebers 17  veränderbar ist. Im Zylinder 15 ist ein Innenzylinder  18     schraubbar,    welcher mit einer Druckfeder 20 ver  bunden ist. Diese     stützt    sich an einem Federteller 21  ab, der mit     einer    im Zylinderboden     schraubbaren    Spin  del 22 versehen ist.  



  Durch diese Einrichtung ist bei geschlossenem  Schieber 17 eine Betriebsweise wie bei der Anordnung  nach     Fig.2    möglich. Bei geöffnetem Schieber 17 stützt       sich    der im Raum 3     wirksame        Förderdruck    am Luft  polster des Raumes 14 ab, dessen     Wirksamkeit    bzw.  Elastizität durch Nachschrauben des Innenzylinders 18  und damit Verändern des Raumvolumens 14, sowie  durch die Spannung der Feder 20 regelbar .ist. Anstelle  des Luftpolsters kann auch ein anderes     kompressibles     Mittel, z. B. nur eine Druckfeder verwendet werden,  auf welche der Flüssigkeitsdruck unmittelbar einwirkt.  



  Während bei den Beispielen nach     Fig.    2 und 3 die  Förderflüssigkeit den Flüssigkeitskörper bildet und des  sen Druck unmittelbar beeinflusst, ist in     Fig.4    eine  Anordnung gezeigt, bei welcher die Förderflüssigkeit  auf der Druckseite der Pumpe über die Leitung 23 auf  der Membrane 24 einwirkt, welche die Druckseite  D   vom Raum 3 trennt. Da dieser mit einer geeigneten  Flüssigkeit gefüllt sein kann, so eignet sich :diese Aus  führung, ebenso wie diejenige nach     Fig.    1, besonders  auch für solche Förderaufgaben, bei welchen chemisch       aggressive    Flüssigkeiten gefördert werden sollen, da  dann für den Mantel 4 kein Spezialwerkstoff notwen  dig ist.  



  Eine andere Ausführung, bei welcher die     Förder-          flüssigkeit    ebenfalls nur indirekt auf den Flüssigkeits  körper im Raum 3 einwirken kann, ist ,in     Fig.    5 darge  stellt. Hier ist in die Verbindungsleitung 26, welche  durch einen Schieber 27 von der Druckseite  D  ge  trennt werden kann, ein Stufenkolben eingesetzt, wobei  der Kolben 28 mit dem grossen Durchmesser vom  Förderdruck     beaufschlagt    wird, während der kleine      Kolben 29 in einem mit dem Raum 3 verbundenen  Zylinderraum 30 verschiebbar     angeordnet    ist.

   Die  dadurch entstehende hydraulische Übersetzung gestat  tet es, mit dem     Förderdruck    einen hydrostatischen  Druck im Raum 3 zu erzeugen, welcher höher als der       Förderdruck    ist, jedoch stets proportional zu diesem  bleibt.  



  Ferner ist an den Raum 3 ein Überdruckventil 32  angeschlossen, dessen Ventilkörper 33 durch eine  Feder 34 belastet ist, deren Spannung durch die Stell  schraube 34 veränderbar ist. Aus dem Ventilgehäuse  führt eine Leitung 36 nach aussen, bzw. .in den     Einfüll-          stutzen    37, welcher mit dem Raum 3 unter Zwischen  schaltung eines Abschlusschiebers 38 verbunden ist.  Das Ventil 33-35 dient der Einstellung bzw. Begren  zung des     im    Raum 3 entstehenden Druckes, der insbe  sondere infolge der hydraulischen     Übersetzung        sehr     hohe Werte erreichen     kann.     



  Die schematisch dargestellten Beispiele lassen in  ihrer     Ausführungsform    verschiedene Abwandlungen  zu. Dies betrifft insbesondere die an sich bekannten  Zubehörteile, wie     Überdruckventile    und die Mittel zur       Veränderung    des hydrostatischen Druckes. Auch lassen  sich diese Zubehörteile bei     jeder    der gezeigten Anord  nungen nach Bedarf anwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Exzenter-Schneckenpumpe, deren Schneckenwelle in einem aus elastischem Kunststoff bestehenden Stator rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) von einem Flüssigkeitskörper umgeben ist, dessen hydrostatischer Druck regelbar ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Pumpe nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Grösse des hydrostatischen Druckes des Flüssigkeitskörpers in Abhängigkeit vom Förder- druck der Pumpe regelbar ist. 2.

   Pumpe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Druck des Flüssigkeitskörpers durch einen vom För- derdruck der Pumpe gesteuerten und manuell beein- flussbaren Druckregler bestimmt wird. 3. Pumpe nach Patentanspruch und Unteransprü chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüs sigkeitskörper die an der Druckseite der Pumpe ent nommene Förderflüssigkeit verwendet wird. 4.

   Pumpe nach Patentanspruch und Unteransprü chen 1-3, .dadurch gekennzeichnet, dass der Druck raum im Stator der Pumpe, durch radiale Öffnungen (13) im Stator, mit dem den Flüssigkeitskörper enthal- tenden Raum (3) hydraulisch verbunden ist. 5.

   Pumpe nach Patentanspruch und Unteransprü chen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite der Pumpe durch eine Leitung (10, 26) mit dem Raum (3) für .den Flüssigkeitskörper verbunden ist, .in welche ein, auch als Drosselventil wirkendes, Abschlussventil (11, 27) eingebaut ist. 6.

   Pumpe nach Patentanspruch und Unteransprü chen 1-5, dadurch :gekennzeichnet, dass der Druck raum (3) des Flüssigkeitskörpers mit einem elastisch kompressiblen Mittel, z.B. einem Luftraum (14) in Verbindung steht, dessen Volumen veränderbar und dessen auf den Flüssigkeitskörper ausgeübter Druck durch ein zusätzlich veränderbares Belastungsmittel (20) regelbar ist. 7.

   Pumpe nach Patentanspruch und Unteranspru- chen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck raum (3) des Flüssigkeitskörpers und die Druckseite ( D ) der Pumpe unter Zwischenschaltung eines elasti schen (Membrane 24) oder starren (Kolben 28) Druck übertragers hydrostatisch gekoppelt sind. B. Pumpe nach Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass der Druckübertrager (28, 29) zugleich als Druckübersetzer ausgebildet ist.