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Bezeichnung: Exzenterschneckenpumpe Gegenstand der Erfindung ist eine
Exzenterschneckenpumpe mit einem in einem elastischen Stator umlaufenden Rotor und
einer den Rotor mit der Antriebswelle verbindenden Gelenkwelle.
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Bei derartigen Exzenterschneckenpumpe ist gewöhnlich der Rotor und
dessen Aufnahmebohrung im elastischen Stator mit konstantem Durchmesser ausgebildet.
Diese Ausbildung hat zur Folge, daß sich in Folge des unvermeidbaren Verschleißes
von Rotor und Stator Spalte innerhalb der Pumpe bilden, die den volumetrischen Wirkungsgrad
erheblich herabsetzen. Desweiteren werden für Exzenterschneckenpumpe Statoren -
je nach Fördermedium- aus den verschiedenartigsten Elastomeren verlangt. Diese Elastomere
haben oft unterschiedliche Schwindmaße, so daß für die Herstellung für fast jedes
Elastomer ein anderer Statorkern benötigt wird. Diese Statorkerne sind sehr teuer
und bilden in der erforderlichen
Vielzahl eine starke Kapitalbindung.
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Selbst wenn für jedes Elastomer spezielle Statorkerne verwendet werden,
müssen für die Statoren relativ große Maßabweichungen in Rauf genommen werden. Ist
die Bohrung zu eng, so muß zur Überwindung der Reibung zwischen Stator und Rotor
eine große Leistung aufgewendet werden; ist die Bohrung zu weit, so wird der volumetrische
Wirkungsgrad in Folge der Spalte, wie oben schon angeführt, erheblich herabgesetzt.
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Um einen guten volumetrischen Wirkungsgrad zu erhalten, ist eine gewisse
Spannung zwischen dem elastischen Stator und dem metallischen Rotor erwünscht. Dies
ist aber insofern nachteilig, daß beim Inbetriebsetzen der Pumpe in Folge der großen
Haftreibung zwischen Elastomeren und Metallen ein großes Anlaufdrehmoment benötigt
wird. Wird als Antrieb ein Asynchronmotor gewählt, der bekanntlich ein relativ niedriges
Anlaufdrehmoment besitzt, so müssen die Motoren1 bezogen auf den Betriebspunkt.
erheblich überdimensioniert werden.
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Es hat bisher nicht an Versuchen gefehlt, die geschilderten Mängel
zu vermeiden. Die gefundenen Lösungen beinhalten jedoch immer nur Teillösungen.
So sind beispielsweise radial zusammenpreßbare Statoren zu finden, um den Verschleiß
zu kompensieren.
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Aus der englischen Patentschrift Nr. 916 155 ist eine andere Lösung
bekannt, bei der der~Rotor und die Aufnahmebohrung im Stator konisch ausgebildet
sind, wobei der größere Durchmesser des Rotors und des Stators an der Saugseite
liegt und der Rotor mittels einer Verschraubung gegenüber dem Stator axial einstellbar
ist. Mit dieser Ausführung lassen sich zwar laufend der Verschleiß kompensieren
sowie Herstellungstoleranzen des Stators eliminieren, es bleibt jedoch immer noch
der Nachteil, daß die hohen Anlaufdrehmomente vorhanden sind.
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In der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1 957 120 wird eine Einrichtung
beschrieben, durch die eine Beschädigung des Stators und ein Blockieren des Rotors
durch im F8rderstrom mitgeführte Fremdkörper wirksam vermieden werden soll.
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Die hier vorgeschlagene Einrichtung beinhaltet einen axial frei beweglichen
Rotor. Verwirklicht wird diese Beweglichkeit des Rotors durch eine zweiteilige,
axial ineinanderschiebbare Gelenkwelle, deren Teile sich in axialer Richtung ueber
eine entsprechend dem Pörderdruck vorgespannte und diesem entgegenwirkende Feder
abstfiten. Der hier verwendete Rotor besitzt einen konstanten Durchmesser, so daß
durch die vorgeschlagene Anordnung lediglich Drehmomentenanstiege durch im Fördermedium
eingeschlossene Fremdkörper vermieden werden, das Anlaufdrehmoment jedoch nicht
beeinflußt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde7 eine Exzenterschneckenpumpe
zu schaffen, bei der sowohl die Abntung von Stator und Rotor kompensiert wird, ein
einheitlicher Statorkern ftlr die unterschiedlichen Elastomeren verwendet werden
kann, und bei der das Anlaufdrehmoment erheblich herabgesetzt wird.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß ein konisch ansgebildeter
Rotor in einer konisch ausgebildeten Aufnahmebohrung des Stators mit dem größeren
Durchmesser zur Druckseite hin angeordnet ist und die den Rotor mit der Antriebswelle
verbindende Gelenkwelle, wie an sich bekannt, geteilt ist, deren Teilstücke gegenseitig
axial verschiebbar sind, jedoch radial formschldssig ineinandergreifen und gegenseitig
mittels einer zur Druckseite der Pumpe hin wirkenden Feder axial verspannt sind
und zusammenwirkende Anschläge besitzen, die die gegenseitige axiale Verschiebbarkeit
der Gelenkwellenteile in Richtung Druckseite zur Saugseite der Pumpe hin begrenzen.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Exzenterschneckenpumpe zeichnet sich
dadurch aus, daß in drucklosem Zustand die auf die Teilstücke der Gelenkwelle wirkende
Feder den an der Gelenkwelle befestigten Rotor zur Druckseite hin schiebt. Zwischen
dem konisch ausgebildeten Rotor und der -diesen umgebenden konischen Aufnahmebohrung
des Stators entsteht ein Spiel, wodurch, wenn die Pumpe in Betrieb gesetzt wird,
das Anlaufdrehmoment fast Null wird. Beim Anfahren der Pumpe wird durch den sich
aufbauenden Förder-Druck der Rotor in den Stator hineingeschoben und zwar solange,
bis die Anschläge der Gelenkwellenteilstücke aneinander anstehen. Um den sweiIs
besten volumetrischen Wirkungsgrad zu erhalten, bzw. um zu vermeiden, daß der Rotor
zu weit in die Statorbohrung hineingeschoben wird-und somit verklemmt wird, ist
erfindungsgemäß weiter vorgesehen, daß die Länge der Gelenkwelle einstellbar ist.
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In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß ausgeführte Exzenterschneckenpumpe
dargestellt.
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Figur 1 zeigt einen Längs schnitt durch die Exzenterschnekkenpumpe.
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Figur 2 zeigt die Gelenkwelle in dieser Pumpe im Schnitt und in vergrößertem
Maßstab.
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Bei Exzenterschneckenpumpen mit der Antriebswelle 1, der Gelenkwelle
2, mit den nicht näher dargestellten Gelenken 3,4 wird der Rotor 5 von dem elastischen
Stator 6 umschlossen, der aus Stabilitätsgründen mit einem Metallrohr 7 ummantelt
ist. Der Stator ist zwischen das Druckgehäuse 8 und das Sauggehäuse 9 eingespannt.
Das Sauggehäuse 9 wird einerseits durch den Stator 6 und andererseits durch einen
mit der Stopfbuchse 10 versehenen Pumpendeckel il verschlossen. Dem Pumpendeckel
11 schließt sich ein nicht im Schnitt dargestellter Lagerbock 12 an, in dem die
Antriebswelle 1 gelagert ist Die Gelenkwelle besteht aus den Gelenkwellenteilen
2
a und 2 b. Die Gelenkwellenteile sind formschlüssig über die auf das Teilstück 2
a geschweißte, mit Nuten 13 versehene Muffe 14 sowie die in die Nuten 13 eingreifenden
Paßfedern 15 miteinander verbunden. Innerhalb der Muffe sind die Gelenkwellenteile
mittels der Schraubenfeder 16 axial verspannt. Die Gelenkwellenteile weisen weiter
die Anschläge 17,18 auf, die ein axiales Zusammenschieben der Gelenkwellenteile
begrenzen. Um das Auseinanderschieben der Gelenkwellenteile zu begrenzen, ist-weiter
in der Muffe 14 ein Zylinderstift 19 eingesetzt. Auf dem Gelenkwellenteil 2 a ist
mittels Gewinde 2Q und der Rontermutter 21 der Gelenkkopf 22 axial einstellbar befestigt.
Durch verändern der Einschraubtiefe läßt sich die Länge der Gelenkwelle variieren.
Die Länge der Gelenkwelle wird vorzugsweise so eingestellt, daß bei aneinander anliegenden
Anschlägen 17,18 der Rotor 5 im Stator in der in Figur 1 mit Vollinien dargestellten
Stellung zu liegen kommt, d. h., der Rotor dichtet ohne besondere Pressung gerade
mit der Außenfläche der Aufnahmebohrung des Stators ab. Da der Rotor und die Aufnahmebohrung
des Stators konisch sind, können durch die Längeneinstellbarkeit der Gelenkwelle
Statoren mit großen Maßabweichungen von der normalen eingesetzt werden, bzw. bei
Verschleiß von Rotor und Stator kann in großem Maße der Verschleiß kompensiert werden.
In drucklosem Zustand der Pumpe wird der Rotor axial nur-durch die Federkraft beansprucht.
Das bedeutet, der Rotor wird aus dem Stator in der eingezeichneten Pfeilrichtung
heraustedrUckt. Der Rotor nimmt dann die mit gestrichelten Linien dargestellte Lage
ein. Zwischen Rotor und Stator entsteht, bedingt durch die konische Form, ein Radialspiel
23. Das bedeutet, daß zwischen Rotor und Stator keinerlei Pressung mehr besteht,
wodurch das Anlaufmoment annähernd auf Null herabgesetzt wird. Beim Anfahren der
Pumpe baut sich im Druckraum 24 ein Druck auf. Dieser Druck beaufschlagt den Rotor
an der Stirnseite. Die daraus resultierende Axialkraft wird auf die Gelenkwelle
übertragen. Die Feder 16 wird zusammengepreßt und zwar soweit, bis die beiden Anschläge
17,18
aneinander anliegen. Gleichzeitig wird der Rotor in den Saugraum
25 geschoben. Das Radialspiel 23 wird dabel verringert und schließlich aufgehoben,
so daß die Exzenterschneckenpumpe im Betriebszustand bei vollem Förderdruck mit
einem guten volumetrischen Wirkungsgrad arbeitet. Für Rotor und Stator ist eine
relativ schwach konische Ausführung geeignet, da bei stark konischer Ausführung
eine zu starke Kompression des Mediums eintritt, wodurch unter Umständen die Pumpe
frühzeitig zerstört werden kann.
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