EP3610154B1 - Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

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EP3610154B1
EP3610154B1 EP18724439.7A EP18724439A EP3610154B1 EP 3610154 B1 EP3610154 B1 EP 3610154B1 EP 18724439 A EP18724439 A EP 18724439A EP 3610154 B1 EP3610154 B1 EP 3610154B1
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EP
European Patent Office
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stator
rotor
eccentric screw
screw pump
pump
Prior art date
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EP18724439.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3610154A1 (de
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Josef Hauck
Hisham Kamal
Reinhard Denk
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Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Original Assignee
Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C15/0065—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0007—Radial sealings for working fluid
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    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1076—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member orbits or wobbles relative to the other member which rotates around a fixed axis
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C15/0073—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/40—Electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]

Definitions

  • the present invention relates to an eccentric screw pump, in particular a wobble pump, according to the features of the preamble of claim 1.
  • Eccentric screw pumps are pumps for pumping a variety of media, especially viscous, highly viscous and abrasive media such as sludge, liquid manure, petroleum and fats.
  • Eccentric screw pumps known from the prior art are formed from a rotor and a stator, with the rotor being accommodated in the stator and moving eccentrically in the stator.
  • the stator has an inner side that is coiled in the shape of a snail. From the movement of the rotor and the mutual contact of the stator and rotor in so-called sealing areas or sealing contact surfaces, migrating conveying chambers are formed between the stator and the rotor, by means of which liquid media can be transported along the stator.
  • the rotor performs an eccentric rotary movement around the longitudinal axis of the stator or around the longitudinal axis of the progressing cavity pump.
  • the outer worm ie the stator, has, for example, the form of a two-start thread, while the rotor worm has only one thread.
  • progressing cavity pumps are suitable for pumping water, petroleum and a large number of other liquids.
  • the shape of the pumping chambers is constant during the movement of the rotor within the stator, so that the pumped medium is not squeezed. With the right design, not only fluids but also solids can be pumped with progressing cavity pumps.
  • the pumping efficiency of an eccentric screw pump is particularly determined by the quality of the seal between the pressure chambers or pumping chambers of the stator and the profile of the displacing rotor, which is achieved in particular by the pressure chamber walls of the stator a preload in the sealing areas or in the area of the sealing contact surfaces can be pressed elastically onto the rotor.
  • This initial overlap is necessary in particular in order to prevent the pump pressure that builds up when the eccentric screw pump is started from pressing the elastically deformable material of the stator radially outwards. If this overlap is missing, the frictional contact between the rotor and the stator is lost as a result of the pump pressure building up.
  • Coverage means in particular that the outer dimensions of the rotor in the contact areas or along the sealing areas or sealing contact surfaces between the rotor and stator is larger than the inner dimensions of the stator.
  • eccentric screw pumps which have an unreinforced elastomer stator. These are usually progressing cavity pumps in which the stator is surrounded by a pressure medium.
  • the stator is fixed within the eccentric screw pump, while the other end of the stator is arranged so that it can swing freely. This enables the stator to absorb the eccentric movement of the rotor-stator system.
  • the stator is surrounded by the pumped medium.
  • the conveying direction is selected in such a way that the conveying medium surrounding the stator has the pressure on the pressure side of the eccentric screw pump.
  • the stator is pressed onto the rotor by the resulting pressure difference between the pumping chambers connected to the suction side and the pressure on the pressure side on the outer surface of the stator. Comparatively high pressures can thus be generated even with very soft stators.
  • These eccentric worm pumps are referred to in particular as wobble pumps.
  • wobble pumps There are two types of wobble pumps. Some are articulated and others are non-articulated.
  • the axis of the flexible rubber stator describes a cylinder shape, ie the stator is pushed away to the side.
  • the eccentric movement between the rotor and stator (eccentricity) is compensated for by the fact that between the stationary axis of the drive shaft and the rotor worm a cardanic joint for torque transmission is arranged.
  • the stator is flexibly clamped at the opposite end, which allows a further cardanic degree of freedom.
  • the eccentricity e can be compensated for by the distance between these two cardanic degrees of freedom, each with an angle ⁇ .
  • the axis of the stator essentially describes a cone shape.
  • a particular disadvantage is that due to the contact between the rotor and stator with overlap along the sealing areas or sealing contact surfaces, a high breakaway torque has to be overcome when the eccentric screw pump is started up.
  • the drive used for the rotor must be dimensioned sufficiently to apply the appropriate force for breaking loose the eccentric screw pump and accelerating the eccentric screw pump over the low speed range.
  • U.S. 2,826,152 A discloses an eccentric screw pump that includes a stator with a bellows-shaped section that is fixed to the annular web by means of the housing.
  • a rotor is provided within the stator and is operatively connected to the stator.
  • a screw pump having a housing. Inside the housing, a shaft is provided with a sleeve-like part which contacts an inner sleeve portion of a flexible sleeve. The diameters of the two frictionally engaged surfaces are chosen so that an appropriate contact can take place.
  • U.S. 6,358,027 discloses a progressive cavity pump capable of draining fluid by axial displacement of the rotor at rest to facilitate pump starting.
  • the object of the invention is to provide an eccentric screw pump, in particular a wobble pump, whose starting when it is put into operation is improved.
  • the invention relates to an eccentric screw pump, in particular a wobble pump, for pumping fluid or free-flowing conveyed media from a suction side to a pressure side.
  • the wobble pump comprises an inner pump part and an outer pump part, for example the wobble pump comprises a rotor as the inner pump part and a stator, in particular a wobble stator, as the outer pump part.
  • the outer pump part is arranged to rotate, while the inner pump part is fixed.
  • a further embodiment can provide that the inner and the outer pump part are arranged to rotate in opposite directions.
  • the progressive cavity pump comprises a rotor and a stator.
  • the rotor of the wobble pump is connected to a drive shaft and thus to the drive via a joint.
  • the joint can also be connected directly to the motor shaft of the drive.
  • the stator is designed to be flexible and is fixed on one side, particularly on the suction side, to the housing of the eccentric screw pump or pump housing, while the other end of the stator is arranged in a freely swinging manner within the pump housing and can thus absorb the eccentric movement of the rotor.
  • wobble pumps are preferably spoken of in order to describe such an eccentric screw pump.
  • the stator is preferably designed to be flexible, for example it can consist of an elastomeric material.
  • the stator and the rotor of the wobble pump are brought into contact along what are known as sealing lines or sealing areas, so that pumping chambers for the pumped medium that are separate from one another are formed.
  • the wobble pump When the wobble pump is at rest, on the other hand, there is no sealing contact between the rotor and the stator, at least in some areas, in the sealing areas or in the area of the sealing contact surfaces.
  • the stator which is also referred to below as the wobble stator, is at least partially and/or essentially completely surrounded by the pumped medium in an operating state of the wobble pump or working mode of the wobble pump. This causes pressure on the outer surface of the stator.
  • the stator is pressed radially against the rotor and brought into sealing contact with it, particularly in the sealing areas or in the area of the sealing contact surfaces, as a result of which adjacent pumping chambers for the pumped medium are formed that are separate from one another.
  • wobble pump in which the outer pump part is designed as a wobble stator and the inner pump part is designed as a rotor. It goes without saying It goes without saying that the person skilled in the art can apply this analogously to wobble pumps that have a static inner pump part and a rotating outer pump part or to wobble pumps in which the inner and outer pump parts are designed to rotate in opposite directions.
  • the flexible area on the wobblestator which is responsible for compensating for the eccentricity, is one of the most heavily loaded areas of the wobblestator.
  • the constant bending of the wobble stator results in tensile or compressive forces or shearing forces in this area.
  • the operating torque and the axial force due to the differential pressure can also cause tensile, compressive or shear forces.
  • the drive torque creates high shear stresses on the wobble stator. It is known that elastomers can withstand tensile and shear forces for a long time if the elastomeric material is "prestressed" or compressive stresses are introduced.
  • the eccentric screw pump according to the invention with a wobble stator and with play between the wobble stator and the rotor which is formed at least in certain areas in the idle state thus has flexible areas in the wobble stator which, at higher torque loads, have a higher pretension to match. Due to the play, the starting torque is approximately zero and the operating torque is also very low at small differential pressures.
  • the rotor has, at least in some areas, smaller external dimensions than the wobble stator has internal dimensions.
  • no sealing contact is formed between the rotor and the wobble stator in the idle state along an area that corresponds approximately between 50%-100% of the sealing areas or sealing contact surfaces.
  • this area there is play or a distance between the rotor and the wobble stator.
  • the wobble pump has a suction side with a suction-side pressure.
  • the pumped medium entered the wobble pump via an inlet and is transported through the pumping chambers between the wobble stator and the rotor to the pressure side.
  • Inside the wobble pump there is a first suction side pressure on the suction side and a second pressure side pressure on the pressure side.
  • the pressure builds up from the suction side towards the pressure side.
  • pumping chambers are created which, depending on the current angle of rotation between the rotor and the wobblestator, essentially have either the suction pressure or the pumping pressure of the wobble pump.
  • suction-side pressure In the case of a single-stage wobble pump, you can see pumping chambers that have the suction-side pressure and other pumping chambers that have the pressure-side pressure in a snapshot.
  • the stator is pushed outwards by pressure differences between the pumping chambers; the pumped medium tries to push the stator outwards so that it can flow into a lower-pressure pumping chamber.
  • This outward pressure is roughly the same anywhere on the stator.
  • This radially outward pressure within the pumping chambers causes the elastomeric wobblestator to be forced radially outward.
  • the external pressure is thus applied by the pumped medium conveyed to the pressure side, so that the free end of the wobble stator, which is freely arranged within the pump housing, is flushed with the pressure on the pressure side and this results in a radial pressing of the stator on the rotor and a sealing contact between the stator and the rotor in the area of the sealing contact surfaces.
  • the wobble pump when the wobble pump is in the idle state, there is a first clearance between the rotor and the wobblestator on the suction side and a second clearance between the rotor and the wobblestator on the pressure side.
  • the first game on the suction side is larger than the second game on the pressure side.
  • the idle state there is no differential pressure between the suction side and the pressure side via the wobble pump.
  • the wobblestator becomes in the area of the pressure side pressed less strongly on the rotor than on the suction side. In one embodiment, in which there is less play between the rotor and the wobblestator on the pressure side than on the suction side when at rest, this can be compensated for better so that the frictional contact between the wobblestator and the rotor along the sealing areas or sealing contact surfaces in the essentially the same everywhere.
  • the geometry of the rotor and/or the wobblestator is therefore selected in such a way that the preload between the rotor and the wobblestator is reduced on the suction side compared to the pressure side.
  • the clearance between the rotor and wobblestator can decrease substantially continuously along the sealing areas or sealing contact surfaces between the rotor and the wobblestator from the suction side to the pressure side in order to compensate for the pressure difference increasing from the suction side to the pressure side.
  • an annular space, into which the pumped medium flows, is formed at least in regions on the pressure side between the wobble stator and the pump housing.
  • the pumped medium in the annular space thus presses on the outer surface of the wobble stator with pressure on the pressure side.
  • Eccentric screw pumps with stators clamped on both sides are already known, in which pumping medium is used to generate sufficient contact pressure between the stator and rotor during operation.
  • a dead space is formed in the supply line of the pumped medium to the stator and around the stator.
  • deposits can form within these dead spaces, which then block and/or destroy the corresponding components within a relatively short time.
  • the prior art already provides a solution here, whereby the contact pressure between the rotor and a stator clamped on two sides can be adapted to the differential pressure.
  • the differential pressure between the fluid on the pressure side and the interior of the stator is not the same everywhere.
  • the pressure inside the stator clamped at two ends and the surrounding pressure of the pressure-side fluid are approximately the same.
  • the suction pressure is essentially the same inside the stator, which results in a very high pressure difference compared to the fluid on the pressure side.
  • the mobility of the stator is restricted on one side.
  • the stator is clamped at the suction-side end and has limited mobility in this area.
  • the wobble stator at the pressure-side end can move radially without restriction. If the contact pressure force is calculated as a function of differential pressure and radial stability, the wobblestator is evenly pressed against the rotor over large areas of the stator length due to an advantageous distribution of the contact pressure forces.
  • the one-sided clamping of the stator takes place at the end, for example directly via an annular widening formed at the free end of the stator.
  • a rim can be formed, which is used to fasten the stator to the pump housing.
  • the pressure difference of the wobble pump during operation results in a high axial force on the stator in the opposite direction to the conveying direction, ie directed away from the drive of the rotor.
  • end-side, one-sided clamping especially with direct end-side Clamping or clamping at the end with a flange creates a compressive stress in the elastomer at the highly stressed bending point due to the axial force. This is advantageous for the service life of the stator material.
  • the clamping point of the wobblestator is less heavily loaded in the wobble pump according to the invention, since the torque is only applied when a superimposed compressive stress is formed.
  • wobble stators are limited in their speed.
  • wobble stators can only be operated at lower speeds, since excessive speeds result in strong vibrations that can damage parts of the wobble pump. It has been proven that clearance between the rotor and the wobble stator results in lower vibrations.
  • a wobble pump according to the invention can thus be operated at higher speeds than conventionally known wobble pumps. This advantageous reduction in the vibrations results from the lower drive torques due to the play formed between the rotor and the wobble stator, since the oscillatable system is less strongly excited in the rotational direction.
  • variable-speed pumps with a given output, such as solar pumps only low differential pressures can be overcome at high speeds. This means that in the case of wobble pumps with play formed between the rotor and the wobble stator in the idle state, there is only a small drive torque. The excitation of the oscillatable system is thus even lower.
  • the advantage of a wobble stator described here with play in relation to the rotor also lies in the fact that such a stator can be made shorter than a stator clamped in at two ends. Since there is no second clamping point, the inlet side and the pressure connection can be accommodated in the same installation space of the pump housing. In particular, the pressure connection can be implemented at least partially in the stator area.
  • the wobble stator can have a spiral-shaped outer contour, which corresponds in particular to the spiral-shaped inner contour.
  • a wobble stator can be produced more cost-effectively, since less material is required and the vulcanization time is shortened due to the reduced wall thickness, so that production is faster and more stators can therefore be produced in a defined period of time.
  • the stability of such a wobble stator is more uniform in the circumferential direction.
  • a joint for a wobble pump which comprises a reinforced elastomer part.
  • Various articulated shafts for eccentric screw pumps in the form of fiber or wire-reinforced plastic or elastomer bodies are known. These serve to compensate for the eccentric movement between a fixed stator and a fixed drive shaft.
  • the disadvantage of the articulation designs known from the prior art is that a large, flexible length is required to compensate for the axial offset. As a result, there is a tendency for lateral vibrations at higher speeds. These vibrations reduce the life of the joint and result in unwanted noise and harmful vibrations.
  • an internal support structure in the form of a shaft, a tube, a spring or a granulate is required to transmit significant pressure forces (in the conveying direction away from the motor). All of these support structures result in undesirable friction and wear in and/or on the joints.
  • the advantageous vibration properties and the ability to transmit compressive forces of the short joint body can be combined with the inner support bodies known from the prior art or with additional outer support bodies.
  • Supporting bodies can be e.g. a sphere, granules, a spiral spring, a cylindrical shaft piece or a flexible elastomer or plastic body.
  • the combination of support body with a lubricant is recommended here.
  • a more or less viscous supporting liquid can also be used.
  • the joint comprises an at least partially movable central part which is formed from a reinforced elastomeric or plastic material.
  • the reinforcement of the elastomer or plastic material is preferably formed by a fiber reinforcement or wire reinforcement integrated into the material.
  • the actual articulated body consists of a commercially available hydraulic hose or another suitable hose with an internal reinforcing structure.
  • the hose or hydraulic hose consists, for example, of a flexible material, for example elastomer or the like, which is reinforced in one or more layers with reinforcements that are preferably crossed in the shape of a cross.
  • the reinforcement can be made of steel, plastic fibers or textile fibers.
  • the center piece is bordered on both sides by connecting pieces for fastening the rotor and/or the drive shaft.
  • a connecting piece is attached to each of the two free ends of the hose piece.
  • the two connection pieces are preferably designed with retaining grooves in the axial direction and/or possibly also in the radial direction.
  • the connecting pieces preferably have an n-edged area, where n corresponds to the number of jaws on the hose press used later (hose presses usually have six or eight jaws).
  • the connecting pieces each comprise, for example, a sleeve for holding the respective end of the hose piece. The sleeves are compressed using a hose press so that the hose is fixed between the two connectors.
  • the n-edged area on the connecting piece is angled with the jaws of the Align hose press. After pressing, a secure connection is created between the respective connection piece and the respective sleeve and thus also a secure connection between the respective connection piece and the respective free end of the hose piece.
  • connection piece instead of an n-edged area on the connection piece, a thin cylindrical area can also be used. During the pressing process, this thin area can then also be brought into the n-edged shape.
  • At least two sleeves are pressed simultaneously in a suitable jaw construction. Due to the n-edged compression between the sleeve and the connection piece, a higher moment can be permitted for the construction, since a relative movement between the hose and sleeve as well as between the hose and the connection piece must take place at the same time for the hose to slip.
  • the n-edged shape on the outside can also be used as a gripping surface for tools, for example if detachable threads are used to connect to the neighboring parts.
  • a sealing and/or adhesive compound can also be used, which is particularly effective between the free ends of the hose piece and the respective sleeve is introduced.
  • connection piece can possibly be dispensed with.
  • grub screws may be used herein to provide external threads.
  • An advantage of using a joint between the rotor and the drive is that the rotor can thus be positioned within the stator that the clearance between stator and rotor is the same everywhere along the pressure areas.
  • a further embodiment of a wobble pump can provide that the rotor-stator system has an inlet-side end section in which an inlet funnel free of sealing lines is formed between the stator and the rotor along a funnel length, the helical inner peripheral surface of the stator being in a central main section of the rotor Stator system and is formed in the inlet-side end portion.
  • the inlet funnel is designed in such a way as in the application with the reference number DE 10 2016 009 028 is described.
  • Such an inlet funnel which on the one hand comprises a continuation of the helical inner peripheral surface of the stator and on the other hand is free of sealing lines, achieves advantageous flow effects.
  • the invention thus relates to eccentric screw pumps with an unreinforced elastomer stator, with the delivery medium surrounding the stator serving as pressure medium in order to create the sealing contact between the rotor and stator during ongoing pump operation.
  • the stator can also be supported by inserts of a largely rigid material, with the flexible one-sided clamping point having to be retained.
  • a certain differential pressure arises, as a result of which the wobble stator is pressed onto the rotor by the delivery medium acting on the wobble stator from the outside with pressure on the pressure side, resulting in a real separation of the pressure side from the suction side of the wobble pump due to the forced solid-body contact between the rotor and the stator.
  • This offers various advantages.
  • a wobble pump according to the invention with a gap between the stator and rotor can easily break away, since there is still no differential pressure when the wobble pump is at a standstill.
  • the differential pressure between the interior and the exterior of the wobble stator only builds up with increasing speed and thus closes the sealing contact at so-called sealing areas or sealing contact surfaces.
  • the wobble pump according to the invention can thus be used advantageously as a photovoltaically operated water pump.
  • breaking loose of the wobble pump and accelerating the wobble pump over the low speed range are critical, since the motor torque available is lower compared to mains-connected pumps.
  • the amount of energy available and thus the driving force also depends on the amount of light available and/or the angle of incidence of the solar radiation.
  • the position of the sun plays an important role. The sun's rays, which are still weak and falling very obliquely on the photovoltaic panels in the morning, provide little energy, which again leads to reduced engine torque.
  • FIG 1 shows a schematic view of an eccentric screw pump 1, in particular a wobble pump 2, in a state of rest and figure 2 shows the eccentric screw pump 1 in an operating state AZ.
  • the eccentric screw pump 1 comprises an elastomeric stator 3 with an inner side which is coiled in the shape of a snail and a rotor 4 .
  • the stator 3 has one more thread than the rotor 4 .
  • the rotor 4 is accommodated in the stator 3 .
  • the rotor 4 and the stator 3 form the rotor-stator system 11.
  • the rotor-stator system 11 is arranged in the pump housing 6, with an annular space 12 being formed between the pump housing 6 and the outer lateral surface of the stator 3.
  • the rotor 4 is coupled to the drive shaft 7 of a drive (not shown), for example an electric motor, and rotates about the longitudinal axis of the stator or about the longitudinal axis L of the eccentric screw pump 1 and at the same time performs a circular translation determined by the eccentricity e of the rotor-stator Systems 11. This means that the rotor 4 moves eccentrically in the stator 3.
  • a drive for example an electric motor
  • the rotor 4 is coupled to the drive shaft 7 via a universal joint 5 .
  • the cardanic joint 5 compensates for the eccentric movement or eccentricity e between the rotor 4 and the stator 3 by torque transmission.
  • the free end 8 of the stator 3, which is opposite the cardanic joint 5, is fixed on one side to the pump housing 6 of the eccentric screw pump 1, in particular flexibly clamped. This leaves another gimbal degree of freedom to.
  • the eccentricity e can be compensated for by the distance between these two cardanic degrees of freedom, each with an angle ⁇ .
  • the axis of the stator essentially describes a cone shape.
  • the free end 8 of the stator 3 has, for example, an annular widening 9 for fixing to the pump housing 6, which is held on the pump housing 6, for example by clamping. If necessary, the annular widening 9 can serve as a flange 10, via which the stator 3 can be connected to the pump housing 6, for example screwed.
  • the stator 3 and the rotor 4 are dimensioned such that in a first idle state according to RZ figure 1 of the eccentric screw pump 1 along the at least two sealing contact surfaces 14 between the rotor 4 and the stator 3 at least in some areas a game 100 or distance is formed.
  • the rotor 4 has, at least in some areas, smaller external dimensions A(4) than the stator 3 has internal dimensions I(3).
  • the pumped medium FM enters the eccentric screw pump 1 via an inlet 15 and is transported by the moving pumping chambers FR formed by the movement of the rotor 4 and the mutual contact of the stator 3 and rotor 4 on the sealing contact surfaces 14 from the suction side S to the pressure side D of the eccentric screw pump 1 transported in the conveying direction TR.
  • the pumped medium FM is discharged from the eccentric screw pump 1 via the outlet 16 and fed to its further use or processing.
  • the conveying medium FM is pumped through the progressing cavity pump 1 ( figure 2 )
  • the pumped medium FM in the pumping chambers FR formed between the rotor 4 and the stator 3 causes a radially outward pressure on the stator 3, as a result of which the elastically deformable material of the stator 3 is pressed radially outward.
  • conventionally known wobble pumps have an overlap between the stator and the rotor when at rest. That is, there is a bias voltage between the stator and the rotor. In particular, this achieves that the outer dimensions of the rotor are larger than the inner dimensions of the elastomeric stator.
  • the pressure of the pumped medium FM(FR) within the pumping chambers FR is counteracted in the operating state AZ via the pumped medium FM(D) already pumped to the pressure side D.
  • the pumped medium FM(D) which has the pressure on the pressure side, flows around the stator 3 protruding into the pressure side area D and in doing so presses the stator 3 against the rotor 4. Due to the play 100 formed between the stator 3 and the rotor 4 in the idle state RZ, the starting of the eccentric screw pump 1 without the disadvantageous high starting torque of wobble pumps with overlap between rotor and stator formed in the agitation state.
  • the conveying effect can then start with a very low value and be increased with the increase in the conveyed medium FM(D) conveyed by the eccentric screw pump 1 .
  • the pressure exerted on the stator 3 by the pumped medium FM(D) presses the latter against the rotor 4 in the area of the at least two sealing contact surfaces 14, as a result of which the individual pumping chambers FR are securely spatially separated from one another. Due to the solid-state contact between the rotor 4 and the stator 3 formed in the operating state AZ, a real separation of the pumping chambers FR and a separation between the suction side S of the eccentric screw pump 1 and the pressure side D of the eccentric screw pump 1 is achieved.
  • a significant advantage of such an eccentric screw pump 1 or wobble pump 2 is, in particular, that when the eccentric screw pump 1 is transferred from a standstill or from the idle state RZ to an operating state AZ, due to the play between the rotor 4 and the stator 3 in the idle state RZ, at least in certain areas 100 when starting the eccentric screw pump 1, less effort is required to overcome the breakaway torque.
  • figure 3 shows a further stylized representation of an eccentric screw pump according to the invention 1 and figure 4 shows the on the progressing cavity pump 1 forces acting in operating state AZ.
  • the flexible area 20 of the stator 3 is marked at the free end area 8 . Due to the RZ between rotor 4 and stator 3 in the idle state (cf figure 1 ) Formed game 100, the rotor-stator system 11 in the idle state RZ on no bias.
  • the starting torque is approximately zero and the operating torque is also low at small differential pressures between the suction side S and the pressure side D. It increases with increasing flow rate up to the discharge side pressure p(D).
  • the flexible region 20 of the stator 3 has a correspondingly higher preload at higher torque loads due to the increasing differential pressure between the suction side S and the pressure side D.
  • the stator 3 Since the stator 3 is only fixed to the pump housing 6 on one side, the mobility of the stator 3 is only restricted on one side. If the contact pressure force F is calculated as a function of the differential pressure ⁇ p and the radial stability rS, the result is a largely uniform contact pressure of the stator 3 on the rotor 4 between the pressure side D and the suction side S.
  • wobble stators 3 can advantageously be used in variable-speed eccentric screw pumps 1 with a predetermined output, for example solar-powered wobble pumps 2, in which only small differential pressures ⁇ p can usually be overcome at higher speeds.
  • FIG figure 5 shows a first embodiment of an end attachment of the stator 3 of an eccentric screw pump 1 and figure 6 shows a second embodiment of an end attachment of the stator 3 of an eccentric screw pump 1.
  • the stator 3 has an annular widening 9 at its free end region 8, via which the stator 3 is fixed to the pump housing 6.
  • the annular widening 9 as a flange 10 to screw the stator 3 to the pump housing 6 or the like.
  • the free end area 8 of the stator 3 has a rim structure 17 which extends in the direction of the opposite end area 13 on the suction side and which encloses the stator 3 in some areas, with an annular space 19 being formed between the outer lateral surface of the stator 3 and the rim structure 17, which is in fluid communication with the annular space 12 formed between the stator 3 and the pump housing 6 as described above.
  • the brim structure 17 extending in the direction of the opposite end area 13 on the suction side transitions into a free end area 18 .
  • the free end area 18 is fixed to the pump housing 6, in particular the stator 3 is fastened to the pump housing 6 in a central area 6M of the pump housing 6 via the free end area 18 of the flange structure 17.
  • stator 3 can in each case be almost completely surrounded by the conveying medium FM from the suction-side end area 8 to the pressure-side end area 13 (compare in particular figure 2 ).
  • figure 7 shows a perspective view of a first embodiment of a cardanic joint 5, 5a and figure 8 shows a sectional view.
  • figure 9 shows a perspective representation of an intermediate product 5*, 5a* during the production of the first embodiment of a universal joint 5, 5a according to FIG Figure 7 and Figure 10 shows a sectional view.
  • figure 11 shows a connecting piece 60 of a joint 5, 5a according to FIG figure 7 .
  • the joint 5, 5a includes an internally reinforced elastomer part 50. Tests have shown that 0.5 to 1.5 times the outer diameter dA as the free bending length LB is sufficient to compensate for an angular offset ⁇ of 1 to 2° that is usual in wobble pumps 2. This short length of the joint 5, 5a results in fewer vibrations, which also leads to an increased efficiency of the wobble pump 2, a longer service life for the components of the wobble pump 2 and higher possible maximum speeds of the wobble pump 2.
  • Internal support bodies can be e.g. a sphere, granules, a spiral spring, a cylindrical shaft piece or a flexible elastomer or plastic body.
  • the combination of support body with a lubricant is recommended here.
  • a more or less viscous supporting liquid can also be used.
  • the elastomeric part 50 of the joint 5a preferably consists of a commercially available hydraulic hose or other suitable hose with an internal reinforcing structure.
  • the internal reinforcing structure can be formed, for example, by means of reinforcements interlocked in the shape of a cross in one or more layers.
  • the reinforcement can be formed from metal fibers or wires, plastic fibers and/or textile fibers or the like.
  • a connecting piece 60 is fastened to each of the two free ends of the hose piece 51 forming the elastomer part 50 .
  • the two connecting pieces 60 are preferably designed with retaining grooves 62 in the axial direction and/or possibly also in the radial direction and may have further retaining means (not shown) for fastening and fixing in and/or on the free end areas of the hose piece 51.
  • the connecting pieces 60 preferably have an n-edged attachment area 63, where n corresponds to the number of jaws of the hose press used later (hose presses usually have six or eight jaws).
  • the connecting pieces 60 are in particular assigned a sleeve 52 for holding the respective end of the tube piece 51 (cf Figures 9 and 10 ).
  • the sleeves 52 are compressed using a hose press, in particular the sleeves 53 compressed in this way (cf Figures 7 and 8 ) has an outer contour, at least in some areas, which corresponds to the outer contour of the n-sided contact area 63 of the respective connection piece 60 .
  • the tube piece 51 is fixed between the two connection pieces 60 .
  • the n-edged area 63 on the connecting piece 60 must be aligned at an angle with the jaws of the hose press. After pressing, a secure connection between the respective connection piece 60 and the respective sleeve 53 and thus also a secure connection between the respective connection piece 60 and the respective free end of the hose piece 51.
  • n-edged outer contour of the n-edged contact area 63 can also be used as a working surface for tools if, for example, detachable threads are used as a connection to the adjacent parts, in particular the rotor 4 and/or the drive shaft 7 (cf Figures 1 and 2 ) be used.
  • a thin cylindrical area can also be used. During the pressing process, this thin area can then also be brought into the n-edged shape.
  • a sealing compound and/or adhesive compound can also be used be used, which is introduced in particular between the free ends of the hose piece 51 and the respective sleeve 52, 53.
  • figure 12 shows a perspective view of a second embodiment of a cardanic joint 5, 5b and figure 13 shows a sectional representation.
  • figure 14 shows a component 65 of the second embodiment of a cardanic joint 5b according to FIG figure 12 .
  • This embodiment envisages using a commercially available metallic insert for injection-molded parts 66 as component 65 .
  • the n-edged connection between the connection piece 60 and the pressed sleeve 52 can possibly be dispensed with here.
  • the connecting piece 60 is in the form of a threaded pin 64 with an internal thread for attachment to the rotor 4 and/or the drive shaft 7 (cf Figures 1 and 2 ) educated.
  • grub screws can be used to provide external threads for attachment to rotor 4 and/or drive shaft 7 .

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, insbesondere eine Wobblepumpe, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
    • Stand der Technik
  • Exzenterschneckenpumpen sind Pumpen zur Förderung einer Vielzahl von Medien, insbesondere von dickflüssigen, hochviskosen und abrasiven Medien wie zum Beispiel Schlämmen, Gülle, Erdöl und Fetten. Aus dem Stand der Technik bekannte Exzenterschneckenpumpen sind aus einem Rotor und einem Stator gebildet, wobei der Rotor im Stator aufgenommen ist und sich im Stator exzentrisch bewegt. Der Stator weist hierfür eine schneckenförmig gewendelten Innenseite auf. Aus der Bewegung des Rotors und gegenseitiger Anlage von Stator und Rotor in so genannten Dichtbereichen beziehungsweise Dichtkontaktflächen werden zwischen dem Stator und dem Rotor wandernde Förderräume gebildet, vermittels welchen flüssige Medien entlang des Stators transportiert werden können. Der Rotor vollführt dabei eine exzentrische Drehbewegung um die Statorlängsachse beziehungsweise um die Längsachse der Exzenterschneckenpumpe. Die äußere Schnecke, das heißt der Stator, hat beispielsweise die Form eines zweigängigen Gewindes, während die Rotorschnecke nur eingängig ist. Beispielsweise eignen sich Exzenterschneckenpumpen zum Fördern von Wasser, Erdölen und einer Vielzahl weiterer Flüssigkeiten. Die Form der Förderräume ist bei der Bewegung des Rotors innerhalb des Stators konstant, so dass das Fördermedium nicht gequetscht wird. Bei passender Auslegung können mit Exzenterschneckenpumpen nicht nur Fluide, sondern auch Festkörper gefördert werden.
  • Der Förderwirkungsgrad einer Exzenterschneckenpumpe ist besonderes von der Qualität der Abdichtung zwischen den Druckräumen beziehungsweise Förderräumen des Stators und dem Profil des verdrängenden Rotors bestimmt, was insbesondere dadurch erreicht wird, dass die Druckraumwände des Stators durch eine Vorspannung in den Dichtbereichen beziehungsweise im Bereich der Dichtkontaktflächen elastisch an den Rotor angepresst werden. Diese anfängliche Überdeckung ist insbesondere notwendig, um zu verhindern, dass der beim Starten der Exzenterschneckenpumpe sich aufbauende Pumpendruck das elastisch verformbare Material des Stators radial nach außen drückt. Fehlt diese Überdeckung, dann geht durch den sich aufbauenden Pumpendruck der Reibkontakt zwischen dem Rotor und dem Stator verloren, Dieser ist aber notwendig, um ein Überströmen des Fördermediums zu einer Förderkammer mit niedrigerem Druck zu verhindern beziehungsweise zu minimieren. Unter Überdeckung versteht man insbesondere, dass die Außenmaße des Rotors in den Berührungsbereichen beziehungsweise entlang der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen zwischen Rotor und Stator größer ist als die Innenmaße des Stators.
  • Es ist eine Vielzahl von Exzenterschneckenpumpen bekannt, die einen unverstärkten Elastomerstator besitzen. Meist handelt es sich dabei um Exzenterschneckenpumpen, bei denen der Stator von einem Druckmedium umgeben ist. Beispielsweise ist bei solchen Exzenterschneckenpumpen ein Statorende innerhalb der Exzenterschneckenpumpe fixiert, während das andere Statorende frei schwingend angeordnet ist. Dadurch ist der Stator in der Lage, die exzentrische Bewegung des Rotor- Stator- Systems aufzunehmen. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Stator von dem Fördermedium umgeben ist. Insbesondere wird bei diesem Pumpentyp die Förderrichtung so gewählt, dass das den Stator umgebende Fördermedium den Druckseitendruck der Exzenterschneckenpumpe aufweist. Durch die entstehende Druckdifferenz zwischen den mit der Saugseite verbundenen Förderkammern und dem Druckseitendruck auf die Außenmantelfläche des Stators wird der Stator auf den Rotor gedrückt. Somit können mit auch mit sehr weichen Statoren vergleichsweise hohe Drücke erzeugt werden. Diese Exzenterschneckenpunpen bezeichnet man insbesondere als Wobblepumpen.
  • Es gibt zwei Arten von Wobblepumpen. Die einen sind mit Gelenk und die anderen ohne Gelenk ausgeführt. Bei Wobblepumpen ohne Gelenk beschreibt die Achse des flexiblen Gummistators eine Zylinderform, d.h. der Stator wird seitlich weggedrückt. Bei Wobblepumpen mit Gelenk wird die exzentrische Bewegung zwischen Rotor und Stator (Exzentrizität) dadurch ausgeglichen, dass zwischen der ortsfesten Achse der Antriebswelle und der Rotorschnecke ein kardanisches Gelenk zur Drehmomentübertragung angeordnet ist. Zudem ist der Stator am gegenüberliegenden Ende flexibel eingespannt, das einen weiteren kardanischen Freiheitsgrad zulässt. Durch den Abstand dieser beiden kardanischen Freiheitsgrade mit jeweils Winkel α kann die Exzentrizität e ausgeglichen werden. Die Achse des Stators beschreibt im Wesentlichen eine Kegelform.
  • Nachteilig ist insbesondere, dass aufgrund der Anlage von Rotor und Stator mit Überdeckung entlang der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen beim Anfahren der Exzenterschneckenpumpe ein hohes Losbrechmoment überwunden werden muss. Der verwendete Antrieb für den Rotor muss ausreichend dimensioniert sein, um die entsprechende Kraft für das Losbrechen der Exzenterschneckenpumpe und das Beschleunigen der Exzenterschneckenpumpe über den niedrigen Drehzahlbereich aufzubringen.
  • Durch die US 2 826 152 A ist eine Exzenterschneckenpumpe offenbart, die einen Stator mit einem balgförmigen Abschnitt umfasst, welcher mittels des Gehäuses am Ringsteg fixiert ist. Innerhalb des Stators ist ein Rotor vorgesehen, der mit dem Stator in Wirkverbindung steht.
  • Durch die DE 2 139 949 A1 ist eine Schraubenpumpe mit einem Gehäuse offenbart. Innerhalb des Gehäuses ist eine Welle mit einem hülsenartigen Teil vorgesehen, welches mit einem inneren Manschettenabschnitt einer flexiblen Manschette in Berührung bzw. in Eingriff steht. Die Durchmesser der beiden reibend in Eingriff stehenden Flächen sind so gewählt, dass eine entsprechende Berührung stattfinden kann.
  • Durch die US 2 765 114 A ist eine weitere Exzenterschneckenpumpe mit einem Stator-Rotor-System offenbart. Dem Stator ist ein ringförmiger Flansch zugeordnet, welcher zwischen den Gehäuseteilen eingespannt ist. Der Stator und Rotor sind derart ausgebildet, dass sich zwischen diesen eine Reibungs- und Dichtungswirkung einstellt.
  • Die US 6 358 027 offenbart eine Exzenterschneckenpumpe, die durch Axialverschiebung des Rotors im Ruhezustand Fluid ablassen kann, um den Start der Pumpe zu erleichtern.
    • Beschreibung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Exzenterschneckenpumpe, insbesondere eine Wobblepumpe, bereitzustellen, deren Loslaufen bei Inbetriebnahme verbessert ist.
  • Die obige Aufgabe wird durch eine Exzenterschneckenpumpe, insbesondere eine Wobblepumpe, gelöst, die die Merkmale in dem Patentanspruch 1 umfasst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
  • Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, insbesondere eine Wobblepumpe, zum Pumpen von fluiden oder fließfähigen Fördermedien von einer Saugseite zu einer Druckseite. Die Wobblepumpe umfasst einen inneren Pumpenteil und einen äußeren Pumpenteil, beispielsweise umfasst die Wobblepumpe als inneren Pumpenteil einen Rotor und als äußeren Pumpenteil einen Stator, insbesondere einen Wobblestator. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das äußere Pumpenteil drehend angeordnet ist, während das innere Pumpenteil fixiert ist. Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass der innere und der äußere Pumpenteil gegeneinander drehend angeordnet sind.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Exzenterschneckenpumpe einen Rotor und einen Stator. Der Rotor der Wobblepumpe ist über ein Gelenk mit einer Antriebswelle und somit mit dem Antrieb verbunden. Alternativ kann das Gelenk auch direkt mit der Motorwelle des Antriebs verbunden sein. Der Stator ist nachgiebig ausgestaltet und einseitig, insbesondere an der Saugseite, am Gehäuse der Exzenterschneckenpumpe bzw. Pumpengehäuse festgelegt, während das andere Statorende frei schwingend innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist und somit die exzentrische Bewegung des Rotors aufnehmen kann. Nachfolgend wird vorzugsweise nur noch von Wobblepumpen gesprochen, um eine derartige Exzenterschneckenpumpe zu beschreiben.
  • Der Stator ist vorzugsweise nachgiebig ausgestaltet, beispielsweise kann dieser aus einem elastomeren Material bestehen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Stator zwar aus einem relativ starren Material besteht, das jedoch derart dünnwandig ausgebildet ist, dass das Material des Stators insbesondere bei einer radial zur Längsachse des Stators wirkenden Kraft entsprechend nachgibt.
  • Im laufenden Produktionsbetrieb sind der Stator und der Rotor der Wobblepumpe entlang von sogenannten Dichtlinien oder Dichtbereichen in Anlage gebracht, so dass voneinander getrennte Förderräume für das Fördermedium ausgebildet werden. In einem Ruhezustand der Wobblepumpe besteht dagegen in den Dichtbereichen beziehungsweise im Bereich der Dichtkontaktflächen zumindest bereichsweise kein Dichtkontakt zwischen dem Rotor und dem Stator. Der Stator, der nachfolgend auch Wobblestator genannt wird, ist dagegen in einem Betriebszustand der Wobblepumpe beziehungsweise Arbeitsmodus der Wobblepumpe zumindest bereichsweise und/oder im Wesentlichen vollumfänglich von dem Fördermedium umgeben. Dieses bewirkt einen Druck auf die Außenmantelfläche des Stators. Der Stator wird radial gegen den Rotor gedrückt und insbesondere in den Dichtbereichen bzw. im Bereich der Dichtkontaktflächen mit diesem in dichtende Anlage gebracht, wodurch voneinander getrennte benachbarte Förderräume für das Fördermedium ausgebildet werden.
  • Im Folgenden werden weitere vorteilhafte Ausbildungen der Wobblepumpe anhand einer Wobblepumpe beschrieben, bei der der äußere Pumpenteil als Wobblestator und der innere Pumpenteil als Rotor ausgebildet ist. Es versteht sich von selbst, dass der Fachmann dies analog auf Wobblepumpen übertragen kann, die einen statischen inneren Pumpenteil und einen drehenden äußeren Pumpenteil aufweisen oder auf Wobblepumpen, bei denen innerer und äußerer Pumpenteil gegeneinander drehend ausgebildet sind.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem Ruhezustand der Wobblepumpe entlang der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen zwischen dem Rotor und dem Stator zumindest bereichsweise ein Spiel ausgebildet ist.
  • Der flexible Bereich am Wobblestator, der für den Ausgleich der Exzentrizität zuständig ist, ist eine der am höchsten belasteten Stellen des Wobblestators. Durch die andauernde Biegung des Wobblestators entstehen je nach Gestaltung der Statoreinspannstelle in diesem Bereich Zug- bzw. Druckkräfte oder Schubkräfte. Das Betriebsmoment und die axiale Kraft aufgrund des Differenzdrucks kann je nach Gestaltung der Statoreinspannstelle ebenfalls nochmals Zug- Druck oder Schubkräfte hervorrufen. Durch das Antriebsmoment entstehen hohe Schubspannungen am Wobblestator. Es ist bekannt, dass Elastomere Zug- und Schubkräfte eine lange Zeit ertragen können, wenn das Elastomermaterial "vorgespannt" ist bzw. Druckspannungen eingebracht sind. Weiterhin ist bekannt, dass das Antriebsmoment und daraus resultierende Schubspannungen mit größer werdendem Förderdruck der Pumpe ansteigen. Während des Betriebs der direkt endseitig eingespannten Wobblepumpe mit mittleren und hohen Drücken entsteht zusätzlich zu den genannten Belastungen auf den flexiblen Bereich des Wobblestators Druckkräfte aufgrund des Differenzdruckes zwischen Druck- und Saugseite. Diese Druckkräfte dienen als "Vorspannung" des Materials, sodass in diesem Betriebszustand hohe Lebensdauern erreicht werden können.
  • Werden Wobblepumpen nach dem Stand der Technik mit Überdeckung zwischen Rotor und Wobblestator bei niedrigen Drücken oder im drucklosen Zustand betrieben, fehlt diese überlagerte "Vorspannung", sodass das elastomere Material des Wobblestators geschädigt wird. Gerade beim Loslaufen von Wobblepumpen mit Überdeckung zwischen Rotor und Wobblestator führt dies zu einer besonders starken Materialschädigung, da das Lochbrechmoment komplett ohne "Vorspannung" ertragen werden muss.
  • Die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe mit Wobblestator und mit zumindest bereichsweise ausgebildetem Spiel zwischen dem Wobblestator und dem Rotor im Ruhezustand weist somit flexible Bereiche im Wobblestator auf, die bei höheren Drehmomentbelastungen passend dazu eine höhere Vorspannng aufweisen. Durch das Spiel ist das Anlaufmoment etwa Null und das Betriebsmoment ist bei kleinen Differenzdrücken ebenfalls sehr gering.
  • Beispielsweise ist vorgesehen, dass der Rotor zumindest bereichsweise kleinere Außenmaße aufweist als der Wobblestator Innenmaße aufweist. Vorzugsweise besteht zwischen Rotor und Wobblestator im weitgehend gesamten Bereich der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen, die die Förderkammern im laufenden Betrieb der Wobblepumpe voneinander abtrennen, somit im Ruhezustand jeweils zumindest ein minimaler Abstand zwischen dem Rotor und dem Wobblestator.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Ruhezustand entlang eines Bereichs, der in etwa zwischen 50% - 100% der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen entspricht, zwischen dem Rotor und dem Wobblestator kein Dichtkontakt ausgebildet. Insbesondere ist in diesem Bereich ein Spiel beziehungsweise Abstand zwischen dem Rotor und dem Wobblestator ausgebildet. In den restlichen Bereichen kann gegebenenfalls ein Kontakt zwischen dem Rotor und dem Wobblestator in den Dichtbereichen beziehungsweise im Bereich der Dichtkontaktflächen bestehen. Es ist sogar möglich, dass in den restlichen 0% bis 50% der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen teilweise eine Überdeckung zwischen dem Rotor und dem Wobblestator vorliegt. Das heißt, es wäre auch vorstellbar, dass bei einer Ausführungsform eines Wobblepumpe gemäß vorliegender Anmeldung zwischen dem Rotor und dem Wobblestator in den Dichtbereichen beziehungsweise im Bereich Dichtkontaktflächen bereichsweise ein Spiel beziehungsweise Abstand und bereichsweise eine Überdeckung zwischen dem Rotor und dem Wobblestator des Rotor- Stator- Systems ausgebildet ist. Dies kann insbesondere aufgrund der Fertigungstoleranzen bei der Fertigung des Rotors und / oder des Wobblestators entstehen.
  • Zwischen dem Rotor und dem Wobblestator besteht in dem Betriebszustand ein Kontakt zwischen dem Rotor und dem Wobblestator entlang der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen. Dieser Kontakt wird insbesondere durch das auf die Außenmantelfläche des Wobblestators einwirkende Fördermedium erzeugt. Man bezeichnet dies auch als Überschneidung, da das von außen auf die Außenmantelfläche wirkende Fördermedium den nachgiebigen Wobblestator derart zusammendrückt, dass dieser eine Form einnehmen möchte, deren Innenmaße kleiner wären als die Außenmaße des Rotors. Durch die Überschneidung wird zumindest bereichsweise, vorzugsweise entlang der kompletten Gesamtlänge der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen ein Kontakt, insbesondere ein Reibkontakt, zwischen dem Rotor und dem Wobblestator hergestellt. Dieser Reibkontakt bewirkt eine physikalische Trennung von benachbarten Förderkammern der Exzenterschneckenpumpe, wodurch wirksam ein Rückfluss des Fördermediums verhindert werden kann.
  • Die Wobblepumpe weist in einem Betriebszustand eine Saugseite mit einem Saugseitendruck auf. Das Fördermedium gelang über einen Einlass in die Wobblepumpe und wird durch die Förderkammern zwischen dem Wobblestator und dem Rotor zur Druckseite befördert. Innerhalb der Wobblepumpe besteht auf der Saugseite ein erster Saugseitendruck und auf der Druckseite ein zweiter Druckseitendruck.
  • Wird das Fördermedium durch die Wobblepumpe transportiert, so baut sich von der Saugseite her in Richtung Druckseite zunehmend Druck auf. Insbesondere entstehen beim Pumpen des Fördermediums innerhalb des Rotor- Stator- Systems Förderkammern, die je nach aktuellem Drehwinkel zwischen dem Rotor und dem Wobblestator entweder im Wesentlichen den Saugdruck oder den Pumpdruck der Wobblepumpe aufweisen. Bei einer einstufigen Wobblepumpe sieht man in einer Momentaufnahme Förderkammern, die den Saugseitendruck aufweisen und andere Förderkammern, die den Druckseitendruck aufweisen. Bei Rotor-Stator-Systemen mit mehr als einer Stufe existieren zudem noch komplett geschlossene Förderkammern, die einen Druckwert zwischen dem Saugseitendruck und dem Druckseitendruck aufweisen. Das bedeutet, dass im Druckseitenbereich des Wobblestators zu einem großen Drehwinkelanteil kein Druckunterschied zwischen Statorinnenseite und Statoraußenseite besteht. Im Saugseitenbereich des Wobblestators besteht hingegen zu einem großen Drehwinkelanteil eine Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenseite des Wobblestators.
  • Der Stator wird durch Druckdifferenzen zwischen den Förderkammern nach außen gedrückt; das Fördermedium versucht quasi den Stator nach außen zu drücken, um in eine Förderkammer niedrigeren Drucks überströmen zu können. Dieser nach außen gerichtete Druck ist überall auf dem Stator in etwa gleich. Dieser radial nach außen gerichtete Druck innerhalb der Förderkammern bewirkt, dass der elastomere Wobblestator radial nach außen gedrückt wird. Um das im Ruhezustand zwischen dem Rotor und dem Wobblestator bestehende Spiel zu kompensieren und um zu verhindern, dass durch den radial nach außen gerichteten Druck innerhalb der Förderkammern in den Dichtbereichen beziehungsweise im Bereich der Dichtkontaktflächen zwischen dem Rotor und dem Wobblestator ein Abstand entsteht, der einen Übertritt von Fördermedium zwischen den einzelnen Förderkammern erlaubt, und somit einen Rückfluss von Fördermedium zur Saugseite hin ermöglichen würde, liegt im laufenden Betrieb der Wobblepumpe - wie bereits beschrieben - der Druckseitendruck des Fördermediums an der Außenmantelfläche des Stators an. Der Außendruck wird also durch das zur Druckseite hin geförderter Fördermedium aufgebracht, dass das innerhalb des Pumpengehäuses frei angeordnete freie Ende des Wobblestators mit dem Druckseitendruck umspült und dadurch ein radiales Anpressen des Stators an den Rotor und eine dichtende Anlage zwischen dem Stator und dem Rotor im Bereich der Dichtkontaktflächen bewirkt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Ruhezustand der Wobblepumpe an der Saugseite ein erstes Spiel zwischen dem Rotor und dem Wobblestator ausgebildet ist und dass an der Druckseite ein zweites Spiel zwischen dem Rotor und dem Wobblestator ausgebildet ist. Insbesondere ist das erste Spiel auf der Saugseite größer als das zweite Spiel auf der Druckseite. In dem Ruhezustand liegt über die Wobblepumpe kein Differenzdruck zwischen der Saugseite und der Druckseite an.
  • Da der Innendruck des Fördermediums zur Druckseite hin ansteigt, während der Außendruck des Druckmediums auf die Außenmantelfläche des Wobblestators im Wesentlichen überall gleich ist, wird der Wobblestator im Bereich der Druckseite weniger stark auf den Rotor gepresst als auf der Saugseite. Bei einer Ausführungsform, bei der im Ruhezustand auf der Druckseite ein geringeres Spiel zwischen dem Rotor und dem Wobblestator ausgebildet ist als auf der Saugseite, kann dies entsprechend besser kompensiert werden, so dass der Reibkontakt zwischen dem Wobblestator und dem Rotor entlang der Dichtbereiche beziehungsweise Dichtkontaktflächen im Wesentlichen überall gleich ist. Die Geometrie des Rotors und/ oder des Wobblestators ist somit derart gewählt, dass die Vorspannung zwischen dem Rotor und dem Wobblestator auf der Saugseite im Vergleich zur Druckseite verringert ist.
  • Beispielsweise kann das Spiel zwischen Rotor und Wobblestator im Wesentlichen kontinuierlich entlang der Dichtbereichen beziehungsweise Dichtkontaktflächen zwischen dem Rotor und dem Wobblestator von der Saugseite zur Druckseite hin abnehmen, um die von der Saugseite zur Druckseite hin ansteigende Druckdifferenz zu kompensieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass im Ruhezustand der Wobblepumpe auf der Saugseite ein Spiel zwischen dem Rotor und dem Wobblestator ausgebildet ist und auf der Druckseite eine so genannte Überdeckung zwischen dem Rotor und dem Wobblestator vorgesehen ist.
  • Im Ruhezustand, insbesondere vor Beginn eines Pumpvorganges, liegt kein Fördermedium auf der Druckseite der Wobblepumpe vor, beziehungsweise das vorliegende Medium weist nur einen geringen Differenzdruck zur Saugseite der Wobblepumpe auf. Somit wirkt auch kein entsprechender Druck auf die Außenmantelfläche des Wobblestators. Mit Beginn des Pumpvorgangs wird Fördermedium zur Druckseite der Wobblepumpe hin befördert, das dann auf die Außenmantelflächen des Wobblestators drückt und somit die gewünschte Überschneidung bzw. Anlage zwischen dem Rotor und dem Wobblestator in den Dichtbereichen beziehungsweise im Bereich der Dichtkontaktflächen bewirkt, so dass die jeweils benachbarten Förderkammern physikalisch voneinander getrennt werden.
  • Da zu Beginn des Pumpvorgangs noch kein Außendruck auf die Außenmantelfläche des Wobblestators einwirkt und somit zwischen dem Rotor und dem Wobblestator im Wesentlichen ein Spiel besteht, weist eine solche Wobblepumpe kein beziehungsweise nur ein sehr geringes Losbrechmoment auf, so dass eine solche Wobblepumpe im Vergleich zu herkömmlich bekannten Wobblepumpen, bei denen im Ruhezustand eine Überdeckung zwischen Rotor und Stator ausgebildet ist, mit einem schwächeren Antrieb betrieben werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Wobblestator und dem Pumpengehäuse druckseitig zumindest bereichsweise ein ringförmiger Raum ausgebildet, in den das Fördermedium einfließt. Das im ringförmigen Raum befindliche Fördermedium drückt somit mit Druckseitendruck auf die Außenmantelfläche des Wobblestators.
  • Es sind bereits Exzenterschneckenpumpen mit beidseitig eingespannten Statoren bekannt, in denen Fördermedium genutzt wird, um einen ausreichenden Anpressdruck zwischen Stator und Rotor im laufenden Betrieb zu erzeugen. Dabei ist in der Zuleitung des Fördermediums zum Stator und um den Stator herum ein Totraum ausgebildet. Gerade bei Fördermedien, die Feststoffpartikel, Verunreinigungen o.ä. enthalten, kann es innerhalb dieser Toträume zu Ablagerungen kommen, die dann innerhalb relativ kurzer Zeit die entsprechenden Bauteile blockieren und/oder zerstören.
  • Weiterhin werden Exzenterschneckenpumpen mit beidseitig eingespannten Statoren beschrieben, die ein Druckübertragungsmedium nutzen, wobei das druckseitige Fördermedium und das dem Stator umgebende Druckübertragungsmedium durch einen Kolben oder eine Membran getrennt sind. Dadurch ergibt sich aber der Nachteil, dass hier ein wesentlich komplizierterer Aufbau vorliegt. Zudem kann ein verschiebbarer Kolben ebenfalls durch Festkörper blockiert und/oder zerstört werden. Dasselbe gilt für flexible Membranen. Die genannte Problematik besteht bei einer Wobblepumpe nicht, da hier das freie Ende des Wobblestators frei schwingend innerhalb des Fördermediums der Druckseite angeordnet ist.
  • Allgemein gilt: Je größer der zu fördernde Druck einer Exzenterschneckenpumpe, desto größere Anpresskräfte müssen zwischen Rotor und Stator herrschen, um eine ausreichende Dichtigkeit der Exzenterschneckenpumpe zu gewährleisten. Gleichzeitig sollen diese Anpresskräfte aber nicht zu groß werden, um unnötige Verlustleistung und Verschleiß durch Reibung zu vermeiden.
  • Der Stand der Technik stellt hier bereits eine Lösung zur Verfügung, wodurch die Anpresskraft zwischen Rotor und einem zweiseitig eingespannten Stator an den Differenzdruck angepasst werden kann. Allerdings ist der Differenzdruck zwischen dem druckseitigen Fluid und dem Statorinnenraum nicht überall gleich. Am druckseitigen Bereich des zweiseitig eingespannten Stators ist der Druck im Inneren des zweiseitig eingespannten Stators und der umgebende Druck des druckseitigen Fluides in etwa gleich. Im saugseitigen Bereich des zweiseitig eingespannten Stators besteht im Inneren des Stators im Wesentlichen der Saugdruck, wodurch sich eine sehr hohe Druckdifferenz im Vergleich zum druckseitigen Fluid ergibt. Durch die zweiseitige Einspannung des Stators im druck - und saugseitigen Bereich des Stators wird dieser von beiden Seiten stabilisiert und die radiale Nachgiebigkeit des Stators ist in diesem Bereich jeweils eingeschränkt. Durch den Verlauf von Differenzdruck und radialer Stabilität des Stators ergibt sich eine Anpresskraft. Diese ist für zweiseitig eingespannte Statoren sehr ungleichmäßig, was zu einem schlechtem Wirkungsgrad und zu erhöhtem, insbesondere punktuellem Verschleiß führt.
  • Bei Wobblepumpen mit einseitig eingespanntem Stator ist die Bewegungsfähigkeit des Stators einseitig eingeschränkt. Insbesondere ist der Stator am saugseitigen Ende eingespannt und in diesem Bereich eingeschränkt beweglich. Dagegen ist der Wobblestator am druckseitigen Ende uneingeschränkt radial beweglich. Berechnet man die Anpresskraft als Funktion von Differenzdruck und radialer Stabilität ergibt sich eine über große Bereiche der Statorlänge hinweg gleichmäßige Anpressung des Wobblestators an den Rotor aufgrund einer vorteilhaften Verteilung der Anpresskräfte.
  • Die einseitige Einspannung des Stators erfolgt endseitig, beispielsweise direkt über eine am freien Ende des Stators ausgebildete ringförmige Verbreiterung. Alternativ kann vom freien Endbereich ausgehend eine Krempe ausgebildet sein, die der Befestigung des Stators am Pumpengehäuse dient. Durch die Druckdifferenz der Wobblepumpe im laufenden Betrieb ergibt sich eine hohe axiale Kraft auf den Stator entgegen der Förderrichtung, d.h. vom Antrieb des Rotors weg gerichtet. Bei der endseitigen, einseitigen Einspannung, insbesondere bei direkter endseitiger Einspannung oder endseitige Einspannung mit Krempe entsteht an der hochbelasteten Biegestelle durch die axiale Kraft eine Druckspannung im Elastomer. Diese ist für die Lebensdauer des Statormaterials vorteilhaft. Im Gegensatz zu bekannten Wobblestatoren mit Überdeckung wird bei der erfindungsgemäßen Wobblepumpe die Einspannstelle des Wobblestators weniger stark belastet, da das Drehmoment nur aufgebracht wird, wenn auch eine Druckspannung überlagernd ausgebildet ist.
  • Allgemein sind Wobblestatoren in ihrer Drehzahl beschränkt. Insbesondere können Wobblestatoren nur mit geringeren Drehzahlen betrieben werden, da bei zu hoher Drehzahl starke Schwingungen entstehen, die Teile der Wobblepumpe schädigen können. Es wurde nachweislich festgestellt, dass durch Spiel zwischen Rotor und Wobblestator geringere Schwingungen entstehen. Somit kann eine erfindungsgemäße Wobblepumpe mit höheren Drehzahlen betrieben werden als herkömmlich bekannte Wobblepumpen. Diese vorteilhafte Reduktion der Schwingungen ergibt sich durch die geringeren Antriebsmomente aufgrund des zwischen Rotor und Wobblestator ausgebildeten Spiels, da das schwingfähige Systems in rotatorischer Richtung weniger stark angeregt wird. Gerade bei drehzahlvariablen Pumpen mit vorgegebener Leistung wie beispielsweise Solarpumpen, können bei hohen Drehzahlen nur noch geringe Differenzdrücke überwunden werden. Dies bedeutet, dass bei Wobblepumpen mit einem im Ruhezustand zwischen Rotor und Wobblestator ausgebildeten Spiel nur ein geringes Antriebsmoment vorliegt. Die Anregung des schwingfähigen Systems ist damit nochmals geringer.
  • Der Vorteil eines hier beschriebenen Wobblestators mit Spiel zum Rotor liegt auch darin, dass ein solcher kürzer ausgeführt werden kann als ein zweiseitig eingespannter Stator. Da die zweite Einspannstelle entfällt, können Einlaufseite und Druckanschluss im gleichen Bauraum des Pumpengehäuses untergebracht werden, insbesondere kann der Druckanschluss zumindest teilweise im Statorbereich ausgeführt werden.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, dass eine solche Wobblepumpe ohne Kraftaufwand montiert werden kann, da der Rotor im Gegensatz zu Rotor- Stator- Systemen mit Überdeckung, weitgehend reibungsfrei in das Innengewinde des Wobblestators eingeführt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Wobblestator eine spiralförmige Außenkontur aufweisen, die insbesondere mit der spiralförmigen Innenkontur korrespondiert. Ein solcher Wobblestator kann kostengünstiger hergestellt werden, da weniger Material benötigt wird und die Vulkanisationszeit aufgrund der geringeren Wandstärke verkürzt ist, so dass die Herstellung schneller erfolgt und somit in einem definierten Zeitraum mehr Statoren gefertigt werden können. Zudem ist die Stabilität eines solchen Wobblestators in Umfangsrichtung gleichmäßiger.
  • Weiterhin wird ein Gelenk für eine Wobblepumpe beschrieben, das ein verstärktest Elastomerteil umfasst. Es sind verschiedene gelenkige Wellen für Exzenterschneckenpumpen in Form von Faser- oder Draht-verstärkten Kunststoff- oder Elastomerkörpern bekannt. Diese dienen zum Ausgleich der exzentrischen Bewegung zwischen einem feststehenden Stator und einer feststehenden Antriebswelle. Nachteilig ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen von Gelenken, dass für den Ausgleich des Achsversatzes eine große flexible Länge erforderlich ist. Dadurch besteht die Neigung von seitlichen Schwingungen bei höheren Drehzahlen. Diese Schwingungen verringern die Lebensdauer des Gelenks und führen zu unerwünschter Geräuschentwicklung und schädlichen Vibrationen. Außerdem ist zum Übertragen von nennenswerten Druckkräften (bei Förderrichtung vom Motor weg) eine innere Stützkonstruktion in Form einer Welle, eines Rohres, einer Feder oder eines Granulates notwendig. All diese Stützkonstruktionen führen zu unerwünschter Reibung und Verschleiß in und/oder an den Gelenken.
  • Wird das nachfolgend näher beschriebene Gelenk in Verbindung mit einer Wobblepumpe eingesetzt, muss anstatt eines Achsversatzes e nur noch ein Winkel α ausgeglichen werden. Tests haben gezeigt, dass bereits 0,5 bis 1,5mal Außendurchmesser als freie Biegelänge ausreichend ist, um einen in Wobblepumpen üblichen Winkelversatz von 1° bis 2° auszugleichen. Durch diese kurze Länge des Gelenks entstehen weniger Schwingungen, was auch zu erhöhtem Wirkungsgrad, höherer Lebensdauer der Bauteile und höheren möglichen Maximaldrehzahlen führt.
  • Für besonders hohe Belastungen können die vorteilhaften Schwingungseigenschaften und die Fähigkeit zur Übertragung von Druckkräften der kurzen, lediglich mit Winkelauslenkung belasteten Gelenkköper mit den aus dem Stand der Technik bekannten inneren Stützkörpern oder mit zusätzlichen äußeren Stützkörpern kombiniert werden. Stützkörper können dabei z.B. eine Kugel, Granulat, eine Spiralfeder, ein zylindrisches Wellenstück oder ein nachgiebiger Elastomer- bzw. Kunststoffkörper verwendet werden. Empfehlenswert ist hier die Kombination von Stützkörper mit einem Schmiermittel. Zudem kann auch eine mehr oder weniger viskose Stützflüssigkeit verwendet werden.
  • Das Gelenk umfasst einen zumindest teilweise beweglich ausgebildeten Mittelteil, der aus einem verstärkten Elastomer- oder Kunststoffmaterial gebildet ist. Vorzugsweise wird die Verstärkung des Elastomer- oder Kunststoffmaterial durch eine im Material integrierte Faserverstärkung oder Drahtverstärkung gebildet. Gemäß einer Ausführungsform besteht der eigentliche Gelenkkörper aus einem handelsüblichen Hydraulikschlauch oder einem anderen geeigneten Schlauch mit einer inneren verstärkenden Struktur. Der Schlauch bzw. Hydraulikschlauch besteht beispielsweise aus einem flexiblen Material, beispielsweise Elastomer o.ä., das mit vorzugsweise kreuzförmig verschränkten Armierungen in einer oder mehreren Lagen verstärkt ist. Die Armierung kann dabei sowohl aus Stahl, aus Kunststofffasern als auch aus textilen Fasern bestehen.
  • Das Mittelstück wird beidseitig durch Anschlussstücke zur Befestigung des Rotors und/oder der Antriebswelle begrenzt. Gemäß einer Ausführungsform ist an den beiden freien Enden des Schlauchstückes jeweils ein Anschlussstück befestigt. Die beiden Anschlussstücke sind vorzugsweise mit Halterillen in axialer Richtung und/oder eventuell auch in radialer Richtung ausgeführt. Die Anschlussstücke weisen vorzugsweise einen n-kantigen Bereich auf, wobei n der Anzahl der Backen an der später verwendeten Schlauchpresse entspricht (üblicherweise haben Schlauchpressen sechs oder acht Backen). Die Anschlussstücke umfassen beispielsweise jeweils eine Hülse zum Halten des jeweiligen Endes des Schlauchstückes. Die Hülsen werden mithilfe einer Schlauchpresse komprimiert, sodass der Schlauch zwischen den beiden Anschlussstücken fixiert ist. Dabei ist der n-kantige Bereich auf dem Anschlussstück winkelig mit den Backen der Schlauchpresse auszurichten. Nach dem Verpressen entsteht eine sichere Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschlussstück und der jeweiligen Hülse und somit auch eine sichere Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschlussstück und dem jeweiligen freien Ende des Schlauchstückes.
  • Alternativ kann anstatt eines n-kantigen Bereiches auf dem Anschlussstück auch ein dünn ausgeführter zylindrischer Bereich verwendet werden. Beim Pressvorgang kann dieser dünne Bereich dann ebenfalls in die n-kantige Form gebracht werden.
  • Vorzugsweise werden mindestens zwei Hülsen gleichzeitig in einer geeigneten Backenkonstruktion verpresst. Für die Konstruktion kann durch die n-kantige Verpressung zwischen Hülse und Anschlussstück ein höheres Moment zugelassen werden, da für ein Rutschen des Schlauches eine Relativbewegung zwischen Schlauch und Hülse als auch zwischen Schlauch und Anschlussstück gleichzeitig stattfinden muss. Die n-kantige Form auf der Außenseite kann zudem als Angriffsfläche für Werkzeuge verwendet werden, wenn beispielsweise lösbare Gewinde als Anbindung zu den benachbarten Teilen verwendet werden.
  • Zum Schutz der freien Enden des Schlauchstückes, beispielsweise vor Umgebungseinflüssen wie eindringendes Fluid o.ä. und/oder zur Verstärkung der Bindung zwischen Schlauch und Hülse bzw. Schlauch und Anschlussstück kann zusätzlich eine Dicht- und/oder Klebemasse verwendet werden, die insbesondere zwischen den freien Enden des Schlauchstückes und der jeweiligen Hülse eingebracht wird.
  • Eine alternative Ausführungsform kann vorsehen, handelsübliche metallische Einsätze für Spritzgussteile anstelle der beiden Anschlussstücke oder in Verbindung mit einem Anschlussstück zu verwenden. Hier kann eventuell auf die n-kantige Verbindung zwischen Anschlussstück und Hülse verzichtet werden. Weiterhin können hier bei einer Ausführungsform Gewindestifte verwendet werden, um Außengewinde bereitzustellen.
  • Ein Vorteil bei der Verwendung eines Gelenks zwischen dem Rotor und dem Antrieb besteht darin, dass der Rotor derart innerhalb des Stators positioniert werden kann, dass das Spiel zwischen Stator und Rotor entlang der Druckbereiche überall gleich ist.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Wobblepumpe kann vorsehen, dass das Rotor-Stator-System einen einlassseitigen Endabschnitt aufweist, in dem ein dichtlinienfreier Einlauftrichter zwischen dem Stator und dem Rotor entlang einer Trichterlänge ausgebildet ist, wobei die schraubengangförmige Innenumfangsfläche des Stators in einem mittleren Hauptabschnitt des Rotor-Stator-Systems und in dem einlassseitigen Endabschnitt ausgebildet ist. Insbesondere ist der Einlauftrichter derart ausgebildet, wie es in der Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2016 009 028 beschrieben ist.
  • Ein solcher Einlauftrichter, der einerseits eine Fortsetzung der schraubengangförmigen Innenumfangsfläche des Stators umfasst und andererseits dichtlinienfrei ist, erzielt vorteilhafte Strömungseffekte.
  • Die Erfindung bezieht sich also gemäß einer Ausführungsform auf Exzenterschneckenpumpen mit unverstärktem Elastomerstator, wobei das den Stator umgebende Fördermedium als Druckmedium dient, um die dichtende Anlage zwischen Rotor und Stator im laufenden Pumpenbetrieb herzustellen. Gegebenenfalls kann der Stator auch noch durch Einsätze eines weitgehend starren Materials gestützt werden, wobei die flexible einseitige Einspannstelle erhalten bleiben muss.
  • Insbesondere entsteht bei Inbetriebnahme der Wobblepumpe ein gewisser Differenzdruck, wodurch der Wobblestator durch das von außen mit Druckseitendruck auf den Wobblestator wirkende Fördermedium auf den Rotor gedrückt wird, wodurch eine wirkliche Trennung der Druckseite von der Saugseite der Wobblepumpe durch den erzwungenen Festkörper- Kontakt zwischen dem Rotor und dem Stator erzeigt wird. Dies bietet verschiedene Vorteile. Zum einen ist das Losbrechen einer erfindungsgemäßen Wobblepumpe mit Spalt zwischen Stator und Rotor leicht möglich, da bei Stillstand der Wobblepumpe noch kein Differenzdruck anliegt. Erst mit steigender Drehzahl baut sich der Differenzdruck zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Wobblestators auf und schließt somit den Dichtkontakt an so genannten Dichtbereichen beziehungsweise Dichtkontaktflächen.
  • Da bei aus dem Stand der Technik bekannten Wobblepumpen mit Überdeckung, bei denen der Stator im laufenden Betrieb ebenfalls von Fördermedium umgeben ist, die Reibmomente bei Drehzahlen unterhalb des für die entsprechende Wobblepumpe üblichen Betriebsbereiches deutlich erhöht sind, sind für die Inbetriebnahme solcher Wobblepumpen entsprechend starke Antriebe notwendig. Eine erfindungsgemäße Wobblepumpe mit Spiel zwischen Rotor und Stator kann dagegen mit einem wesentlich kleineren Antrieb betrieben werden. Ein Grund hierfür ist, dass bei niedrigen Drehzahlen die zu hohen Momenten führenden Differenzdrücke nicht aufgebaut werden können. D.h., bei den erfindungsgemäßen Wobblepumpen ist das notwendige Antriebsmoment aufgrund des zwischen Rotor und Wobblestator zumindest bereichsweise ausgebildeten Spiels beziehungsweise Abstands deutlich geringer als bei Wobblepumpen mit einer Überdeckung zwischen dem Rotor und dem Wobblestator. Weiterhin ergibt sich bei einer erfindungsgemäßen Wobblepumpe in einem großen Teil des Pumpenkennfeldes eine Verbesserung des Wirkungsgrades beziehungsweise der Gesamteffizienz.
  • Die erfindungsgemäße Wobblepumpe kann somit vorteilhaft als photovoltaisch betriebenene Wasserpumpe eingesetzt werden. Hierbei sind das Losbrechen der Wobblepumpe und das Beschleunigen der Wobblepumpe über den niedrigen Drehzahlbereich hinweg kritisch, da das zur Verfügung stehende Motormoment im Vergleich zu netzgekoppelten Pumpen geringer ist. Die zur Verfügung stehende Energiemenge und somit Antriebskraft ist zudem von der bereitstehenden Lichtmenge und / oder dem Einfallswinkel der Sonnenstrahlung abhängig. Insbesondere spielt der Sonnenstand eine wichtige Rolle. Die am Morgen noch schwache und sehr schräg auf die Photovoltaikpanele fallende Sonneneinstrahlung liefert wenig Energie, was nochmals zu einem verminderten Motormoment führt.
    • Figurenbeschreibung
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
    • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe in einem Ruhezustand.
    • Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe in einem Betriebszustand.
    • Figur 3 zeigt eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe in einem Betriebszustand.
    • Figur 4 zeigt die auf die Exzenterschneckenpumpe im Betriebszustand wirkenden Kräfte.
    • Figur 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer endseitigen Befestigung des Stators einer Exzenterschneckenpumpe.
    • Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform einer endseitigen Befestigung des Stators einer Exzenterschneckenpumpe.
    • Figur 7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Gelenks.
    • Figur 8 zeigt eine Schnitt- Darstellung der ersten Ausführungsform eines Gelenks gemäß Figur 8.
    • Figur 9 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Zwischenproduktes bei der Herstellung der ersten Ausführungsform eines Gelenks gemäß Figur 7.
    • Figur 10 zeigt eine Schnitt- Darstellung des Zwischenproduktes bei der Herstellung der ersten Ausführungsform eines Gelenks gemäß Figur 7.
    • Figur 11 zeigt ein Anschlussstück eines Gelenks gemäß Figur 7.
    • Figur 12 zeigt eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Gelenks.
    • Figur 13 zeigt eine Schnitt- Darstellung der zweiten Ausführungsform eines Gelenks gemäß Figur 12.
    • Figur 14 zeigt ein Bauteil der zweiten Ausführungsform eines Gelenks gemäß Figur 12.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Exzenterschneckenpumpe 1, insbesondere einer Wobblepumpe 2, in einem Ruhezustand und Figur 2 zeigt die Exzenterschneckenpumpe 1 in einem Betriebszustand AZ. Die Exzenterschneckenpumpe 1 umfasst einen elastomeren Stator 3 mit einer schneckenförmig gewendelten Innenseite und einen Rotor 4. Der Stator 3 weist einen Gewindegang mehr als der Rotor 4 auf. Der Rotor 4 ist im Stator 3 aufgenommen. Der Rotor 4 und der Stator 3 bilden das Rotor-Stator-System 11. Das Rotor-Stator-System 11 ist in dem Pumpengehäuse 6 angeordnet, wobei zwischen dem Pumpengehäuse 6 und der Außenmantelfläche des Stators 3 ein ringförmiger Raum 12 ausgebildet ist.
  • Der Rotor 4 ist mit der Antriebswelle 7 eines Antriebs (nicht dargestellt), beispielsweise eines Elektromotors, gekoppelt und vollführt eine Rotation um die Statorlängsachse beziehungsweise um die Längsachse L der Exzenterschneckenpumpe 1 und gleichzeitig eine kreisförmige Translation bestimmt durch die Exzentrizität e des Rotor- Stator- Systems 11. Das heißt, der Rotor 4 bewegt sich exzentrisch im Stator 3.
  • Der Rotor 4 ist über ein kardanisches Gelenk 5 an die Antriebswelle 7 gekoppelt. Durch das kardanische Gelenk 5 wird die exzentrische Bewegung bzw. Exzentrizität e zwischen Rotor 4 und Stator 3 durch Drehmomentübertragung ausgeglichen. Der Stator 3 ist an dem freien Ende 8, der dem kardanischen Gelenk 5 gegenüber liegt, einseitig am Pumpengehäuse 6 der Exzenterschneckenpumpe 1 festgelegt, insbesondere flexibel eingespannt. Dies lässt einen weiteren kardanischen Freiheitsgrad zu. Durch den Abstand dieser beiden kardanischen Freiheitsgrade mit jeweils Winkel α kann die Exzentrizität e ausgeglichen werden. Die Achse des Stators beschreibt im laufenden Produktionsbetrieb im Wesentlichen eine Kegelform.
  • Das freie Ende 8 des Stators 3 weist zur Festlegung am Pumpengehäuse 6 beispielweise eine ringförmige Verbreiterung 9 auf, die am Pumpengehäuse 6 beispielsweise klemmend gehalten wird. Gegebenenfalls kann die ringförmige Verbreiterung 9 als Flansch 10 dienen, über den der Stator 3 mit dem Pumpengehäuse 6 verbunden, beispielsweise verschraubt, werden kann.
  • Der Stator 3 und der Rotor 4 sind derart dimensioniert ausgebildet, dass in einem ersten Ruhezustand RZ gemäß Figur 1 der Exzenterschneckenpumpe 1 entlang der mindestens zwei Dichtkontaktflächen 14 zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 zumindest bereichsweise ein Spiel 100 beziehungsweise Abstand ausgebildet ist. Insbesondere weist der Rotor 4 zumindest bereichsweise kleinere Außenmaße A(4) als der Stator 3 Innenmaße I(3) aufweist.
  • Im Betriebszustand AZ der Exzenterschneckenpumpe 1 gemäß Figur 2 gelangt das Fördermedium FM über einen Einlass 15 in die Exzenterschneckenpumpe 1 und wird durch die aus der Bewegung des Rotors 4 und der gegenseitigen Anlage von Stator 3 und Rotor 4 an den Dichtkontaktflächen 14 gebildeten wandernden Förderräume FR von der Saugseite S zur Druckseite D der Exzenterschneckenpumpe 1 in Förderrichtung TR transportiert. Das Fördermedium FM wird über den Auslass 16 aus der Exzenterschneckenpumpe 1 ab- und seiner weiteren Verwendung beziehungsweise Verarbeitung zugeführt.
  • Wenn Fördermedium FM durch die Exzenterschneckenpumpe 1 gepumpt wird (Figur 2), bewirkt das Fördermedium FM in den zwischen Rotor 4 und Stator 3 ausgebildeten Förderräumen FR einen radial nach außen gerichteten Druck auf den Stator 3, wodurch das elastisch verformbare Material des Stators 3 radial nach außen gedrückt wird. Um eine ausreichende Abdichtung der Förderräume FR zu gewährleisten, weisen herkömmlich bekannte Wobblepumpen im Ruhezustand eine Überdeckung zwischen dem Stator und dem Rotor auf. Das heißt, zwischen dem Stator und dem Rotor besteht eine Vorspannung. Diese wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Außenmaße des Rotors größer sind als die Innenmaße des elastomeren Stators.
  • Bei der dargestellten Exzenterschneckenpumpe 1 in Form einer Wobblepumpe 2 wird im Betriebszustand AZ über das bereits zur Druckseite D geförderte Fördermedium FM(D) dem Druck des innerhalb der Förderräume FR befindlichen Fördermediums FM(FR) entgegengewirkt. Insbesondere umspült das den Druckseitendruck aufweisende Fördermedium FM(D) den in den Druckseitenbereich D hineinragende Stator 3 und drückt hierbei den Stator 3 gegen den Rotor 4. Aufgrund des im Ruhezustand RZ zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 4 ausgebildeten Spiels 100, kann das Anfahren der Exzenterschneckenpumpe 1 ohne das nachteilige große Anfahrtsmoment von Wobblepumpen mit im Ruhrzustand ausgebildeter Überdeckung zwischen Rotor und Stator erfolgen. Die Förderwirkung kann dann mit einem sehr niedrigen Wert einsetzen und mit der Steigerung des durch die Exzenterschneckenpumpe 1 geförderten Fördermediums FM(D) erhöht werden.
  • Insbesondere wird durch den vom Fördermedium FM(D) auf den Stator 3 ausgeübten Druck dieser im Bereich der mindestens zwei Dichtkontaktflächen 14 an den Rotor 4 gepresst, wodurch die einzelnen Förderräume FR sicher voneinander räumlich getrennt werden. Durch den im Betriebszustand AZ ausgebildeten Festkörperkontakt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 wird eine echte Trennung der Förderräume FR sowie eine Trennung zwischen der Saugseite S der Exzenterschneckenpumpe 1 und der Druckseite D der Exzenterschneckenpumpe 1 erreicht.
  • Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Exzenterschneckenpumpe 1 bzw. Wobblepumpe 2 besteht insbesondere darin, dass beim Überführen der Exzenterschneckenpumpe 1 aus einem Stillstand beziehungsweise aus dem Ruhezustand RZ in einen Betriebszustand AZ aufgrund des im Ruhezustand RZ zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 zumindest bereichsweise ausgebildeten Spiels 100 beim Anfahren der Exzenterschneckenpumpe 1 weniger Kraftaufwand notwendig ist, um das Losbrechmoment zu überwinden.
  • Figur 3 zeigt eine weitere stilisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 1 und Figur 4 zeigt die auf die Exzenterschneckenpumpe 1 im Betriebszustand AZ wirkenden Kräfte. In Figur 3 ist der flexible Bereich 20 des Stators 3 am freien Endbereich 8 gekennzeichnet. Aufgrund des zwischen Rotor 4 und Stator 3 im Ruhezustand RZ (vergleiche Figur 1) ausgebildeten Spiels 100 weist das Rotor-Stator-System 11 im Ruhezustand RZ keine Vorspannung auf. Somit ist beim Starten der Exzenterschneckenpumpe 1 das Anlaufmoment in etwa Null und das Betriebsmoment ist bei kleinen Differenzdrücken zwischen der Saugseite S und der Druckseite D ebenfalls gering. Es steigt mit steigender Fördermenge bis zum Druckseitendruck p(D) an. Der flexible Bereich 20 des Stators 3 weist bei höheren Drehmomentbelastungen aufgrund des zunehmenden Differenzdrucks zwischen der Saugseite S und der Druckseite D eine entsprechend höhere Vorspannung auf.
  • Da der Stator 3 nur einseitig am Pumpengehäuse 6 festgelegt ist, wird die Bewegungsfähigkeit des Stators 3 nur einseitig eingeschränkt. Berechnet man die Anpresskraft F als Funktion von Differenzdruck Δp und radialer Stabilität rS ergibt sich zwischen Druckseite D und Saugseite S eine weitgehend gleichmäßige Anpressung des Stators 3 an den Rotor 4.
  • Durch das zwischen Rotor 4 und Stator 3 im Ruhezustand RZ ausgebildete Spiel 100 (vergleiche insbesondere Figuren 1 und 2) entstehen nur geringe Schwingungen, so dass eine Wobblepumpe 2 mit entsprechend ausgebildetem Rotor-Stator- System 11 mit höheren Drehzahlen betrieben werden kann als herkömmlich bekannte Wobblepumpen. Aufgrund des im Ruhezustand RZ ausgebildeten Spiels ergeben sich insbesondere weniger Anregungen des schwingfähigen Systems in rotatorischer Richtung. Dadurch können erfindungsgemäße Wobblestatoren 3 vorteilhaft bei drehzahlvariablen Exzenterschneckenpumpen 1 mit vorgegebener Leistung, beispielsweise solarbetriebenen Wobblepumpen 2 eingesetzt werden, bei welchen in der Regel bei höheren Drehzahlen nur noch geringe Differenzdrücke Δp überwunden werden können.
  • Figur 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer endseitigen Befestigung des Stators 3 einer Exzenterschneckenpumpe 1 und Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform einer endseitigen Befestigung des Stators 3 einer Exzenterschneckenpumpe 1. Gemäß der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform weist der Stator 3 an seinem freien Endbereich 8 eine ringförmige Verbreiterung 9 auf, über die der Stator 3 am Pumpengehäuse 6 festgelegt ist. Beispielsweise dient die ringförmige Verbreiterung 9 als Flansch 10, um den Stator 3 mit dem Pumpengehäuse 6 zu verschrauben o.ä.
  • Gemäß der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform weist der Stator 3 an seinem freien Endbereich 8 eine sich in Richtung des gegenüberliegenden saugseitigen Endbereichs 13 erstreckende Krempenstruktur 17 auf, die den Stator 3 bereichsweise umschließt, wobei zwischen der Außenmantelfläche des Stators 3 und der Krempenstruktur 17 ein ringförmiger Raum 19 ausgebildet ist, der in fluider Verbindung mit dem oben beschriebenen zwischen dem Stator 3 und dem Pumpengehäuse 6 ausgebildeten ringförmigen Raum 12 steht. Die sich in Richtung des gegenüberliegenden saugseitigen Endbereichs 13 erstreckende Krempenstruktur 17 geht in einen freien Endbereich 18 über. Der freie Endbereich 18 ist am Pumpengehäuse 6 festgelegt, insbesondere wird der Stator 3 über den freien Endbereich 18 der Krempenstruktur 17 in einem mittigen Bereich 6M des Pumpengehäuses 6 an diesem befestigt.
  • Bei den beiden in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen kann der Stator 3 jeweils weitgehend komplett von dem saugseitigen Endbereich 8 bis zum druckseitigen Endbereich 13 von Fördermedium FM umspült werden (vergleiche insbesondere Figur 2).
  • Figur 7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines kardanischen Gelenks 5, 5a und Figur 8 zeigt eine Schnitt- Darstellung. Figur 9 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Zwischenproduktes 5*, 5a* bei der Herstellung der ersten Ausführungsform eines kardanischen Gelenks 5, 5a gemäß Figur 7 und Figur 10 zeigt eine Schnitt- Darstellung. Figur 11 zeigt ein Anschlussstück 60 eines Gelenks 5, 5a gemäß Figur 7.
  • Das Gelenk 5, 5a umfasst ein innen- verstärktes Elastomerteil 50. Tests haben gezeigt, dass bereits 0,5 bis 1,5mal Außendurchmesser dA als freie Biegelänge LB ausreichend, um einen in Wobblepumpen 2 üblichen Winkelversatz α von 1 bis 2° auszugleichen. Durch diese kurze Länge des Gelenks 5, 5a entstehen weniger Schwingungen, was auch zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Wobblepumpe 2, höherer Lebensdauer der Bauteile der Wobblepumpe 2 und höheren möglichen Maximaldrehzahlen der Wobblepumpe 2 führt.
  • Für besondere Ausführungsformen, beispielsweise Wobblepumpen 2 die besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind, können die vorteilhaften Schwingungseigenschaften und die Fähigkeit zur Übertragung von Druckkräften der kurzen, lediglich mit Winkelauslenkung belasteten Gelenkkörper 5, 5a mit aus dem Stand der Technik bekannten inneren Stützkörpern (nicht dargestellt) kombiniert werden. Innere Stützkörper können dabei z.B. eine Kugel, Granulat, eine Spiralfeder, ein zylindrisches Wellenstück oder ein nachgiebiger Elastomer- bzw. Kunststoffkörper verwendet werden. Empfehlenswert ist hier die Kombination von Stützkörper mit einem Schmiermittel. Zudem kann auch eine mehr oder weniger viskose Stützflüssigkeit verwendet werden.
  • Der Elastomerteil 50 des Gelenks 5a besteht vorzugsweise aus einem handelsüblichen Hydraulikschlauch oder einem anderen geeigneten Schlauch mit einer inneren verstärkenden Struktur. Die innere verstärkende Struktur kann beispielsweise durch kreuzförmig verschränkte Armierungen in einer oder mehreren Lagen gebildet werden. Die Armierung kann dabei sowohl aus metallischen Fasern oder Drähten, Kunststofffasern und/oder textilen Fasern o.ä. gebildet sein. An den beiden freien Enden des den Elastomerteil 50 bildenden Schlauchstückes 51 ist jeweils ein Anschlussstück 60 befestigt. Die beiden Anschlussstücke 60 sind vorzugsweise mit Halterillen 62 in axialer Richtung und/oder eventuell auch in radialer Richtung ausgeführt und weisen gegebenenfalls weitere Haltemittel (nicht dargestellt) zur Befestigung und Fixierung in und/oder an den freien Endbereichen des Schlauchstückes 51 auf. Die Anschlussstücke 60 weisen vorzugsweise einen n-kantigen Aufsetzbereich 63 auf, wobei n der Anzahl der Backen der später verwendeten Schlauchpresse entspricht (üblicherweise haben Schlauchpressen sechs oder acht Backen). Die Anschlussstücke 60 ist insbesondere jeweils eine Hülse 52 zum Halten des jeweiligen Endes des Schlauchstückes 51 zugeordnet (vergleiche Figuren 9 und 10). Die Hülsen 52 werden mithilfe einer Schlauchpresse komprimiert, insbesondere weisen die derart komprimierten Hülsen 53 (vergleiche Figuren 7 und 8) zumindest bereichsweise eine Außenkontur auf, die mit der Außenkontur des n-kantigen Aufsetzbereichs 63 des jeweiligen Anschlussstücks 60 korrespondiert. Auf diese Weise wird das Schlauchstück 51 zwischen den beiden Anschlussstücken 60 fixiert. Dabei ist der n-kantige Bereich 63 auf dem Anschlussstück 60 winklig mit den Backen der Schlauchpresse auszurichten. Nach dem Verpressen entsteht eine sichere Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschlussstück 60 und der jeweiligen Hülse 53 und somit auch eine sichere Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschlussstück 60 und dem jeweiligen freien Ende des Schlauchstückes 51.
  • Vorzugsweise werden mindestens zwei Hülsen 52 gleichzeitig in einer geeigneten Backenkonstruktion verpresst. Für die Konstruktion kann durch die n-kantige Verpressung zwischen Hülse 52 und Anschlussstück 60 ein höheres Moment zugelassen werden, da für ein Rutschen des Schlauchstückes 51 eine Relativbewegung zwischen dem Schlauchstück 51 und einer Hülse 52 als auch zwischen dem Schlauchstück 51 und dem der Hülse 52 zugeordneten Anschlussstück 60 gleichzeitig stattfinden muss. Die n-kantige Außenkontur des n-kantigen Aufsetzbereichs 63 kann zudem als Angriffsfläche für Werkzeuge verwendet werden, wenn beispielsweise lösbare Gewinde als Anbindung zu den benachbarten Teilen, insbesondere dem Rotor 4 und/oder der Antriebswelle 7 (vergleiche Figuren 1 und 2) verwendet werden. Alternativ kann anstelle einer n-kantigen Außenkontur des Anschlussstücks 60 auch ein dünn ausgeführter zylindrischer Bereich verwendet werden. Beim Pressvorgang kann dieser dünne Bereich dann ebenfalls in die n-kantige Form gebracht werden.
  • Zum Schutz der freien Enden des Schlauchstückes 51, beispielsweise vor Umgebungseinflüssen wie eindringendes Fluid o.ä. und/oder zur Verstärkung der Bindung zwischen Schlauchstück 51 und Hülsen 52, 53 bzw. Schlauchstück 51 und Anschlussstücken 60 kann zusätzlich eine Dicht- und/oder Klebemasse verwendet werden, die insbesondere zwischen den freien Enden des Schlauchstückes 51 und der jeweiligen Hülse 52, 53 eingebracht wird.
  • Figur 12 zeigt eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines kardanischen Gelenks 5, 5b und Figur 13 zeigt eine Schnitt- Darstellung. Figur 14 zeigt ein Bauteil 65 der zweiten Ausführungsform eines kardanischen Gelenks 5b gemäß Figur 12. Diese Ausführungsform sieht vor, als Bauteil 65 einen handelsüblichen metallischen Einsatz für Spritzgussteile 66 zu verwenden. Hier kann eventuell auf die n-kantige Verbindung zwischen dem Anschlussstück 60 und der verpressten Hülse 52 verzichtet werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Anschlussstück 60 als Gewindestift 64 mit einem Innengewinde zur Befestigung an dem Rotor 4 und/oder der Antriebswelle 7 (vergleiche Figuren 1 und 2) ausgebildet.
  • Alternativ können Gewindestifte verwendet werden, die Außengewinde zur Befestigung an dem Rotor 4 und/oder der Antriebswelle 7 bereitzustellen.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
    • Bezuaszeichenliste
    • 1
    Exzenterschneckenpumpe
    2
    Wobblepumpe
    3
    Stator, Wobblestator
    4
    Rotor
    5, 5a, 5b
    kardanisches Gelenk
    5*, 5a*
    Zwischenprodukt
    6
    Pumpengehäuse
    6M
    mittiger Bereich des Pumpengehäuses
    7
    Antriebswelle
    8
    freies Ende, freier Endbereich, saugseitiger Endbereich
    9
    ringförmige Verbreiterung
    10
    Flansch
    11
    Rotor-Stator-System
    12
    ringförmiger Raum
    13
    saugseitigee Endbereichs
    14
    Dichtkontaktfläche
    15
    Einlass
    16
    Auslass
    17
    Krempenstruktur
    18
    freier Endbereich der Krempenstruktur
    19
    ringförmiger Raum
    20
    flexibler Bereich
    50
    innen- verstärktes Elastomerteil
    51
    Schlauchstück
    52
    Hülse
    53
    komprimierte Hülse
    60
    Anschlussstück
    62
    Halterillen
    63
    n-kantiger Aufsetzbereich
    64
    Gewindestift
    65
    Bauteil
    66
    handelsüblicher metallischer Einsatz für Spritzgussteile
    100
    Spiel
    A(4)
    Außenmaß Rotor
    AZ
    Betriebszustand
    D
    Druckseite; Druckseitenbereich
    dA
    Außendurchmesser
    Δp
    Differenzdruck
    F
    Anpresskraft
    FM
    Fördermedium
    FM(D)
    zur Druckseite D geförderte Fördermedium
    FM(FR)
    in Förderräumen befindlichens Fördermedium
    FR
    Förderraum
    I(3)
    Innenmaß Stator
    L
    Längsachse
    LB
    freie Biegelänge
    rS
    radiale Stabilität
    RZ
    Ruhezustand
    S
    Saugseite
    TR
    Förderrichtung

Claims (15)

  1. Exzenterschneckenpumpe (1) zum Pumpen von fluiden oder fließfähigen Fördermedien (FM) von einer Saugseite (S) zu einer Druckseite (D), die Exzenterschneckenpumpe (1) umfassend einen Rotor (4) und einen Stator (3), wobei der Stator (3) nachgiebig ausgestaltet und einseitig, insbesondere an der Saugseite (S), am Pumpengehäuse (6) festgelegt ist, wobei der Rotor (4) über ein Gelenk (5) mit einer Antriebswelle (7) verbunden ist, wobei die Exzenterschneckenpumpe (1) einen Ruhezustand (RZ) und einen Betriebszustand einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ruhezustand (RZ) der Exzenterschneckenpumpe (1) zumindest bereichsweise kein Dichtkontakt zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) in Dichtbereichen (14) ausgebildet ist, wobei der Stator (3) in dem Betriebszustand (AZ) der Exzenterschneckenpumpe (1) zumindest bereichsweise und/oder im Wesentlichen vollumfänglich von dem Fördermedium (FM) umgeben ist, wobei der Rotor (4) und der Stator (3) in dem Betriebszustand (AZ) durch das von außen auf Außenmantelflächen des Stators wirkende Fördermedium (FM) entlang der Dichtbereiche (14) in Anlage gebracht sind.
  2. Exzenterschneckenpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei in dem Ruhezustand (RZ) in den Dichtbereichen (14) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) zumindest bereichsweise ein Spiel (100) ausgebildet ist.
  3. Exzenterschneckenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Ruhezustand (RZ) in einem Bereich zwischen 50% - 100% der Dichtbereiche (14) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) kein Dichtkontakt beziehungsweise ein Spiel (100) ausgebildet ist und wobei in dem Betriebszustand (AZ) eine Überschneidung zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) in den Dichtbereichen (14) ausgebildet ist.
  4. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Ruhezustand (RZ) der Exzenterschneckenpumpe (1) an der Saugseite (S) ein erstes Spiel (100) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) ausgebildet ist und wobei an der Druckseite (D) ein zweites Spiel (100) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) ausgebildet ist.
  5. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem ersten Ruhezustand (RZ) der Exzenterschneckenpumpe (1) an der Saugseite (S) ein Spiel (100) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) ausgebildet ist und wobei an der Druckseite (D) eine Überdeckung zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) ausgebildet ist.
  6. Exzenterschneckenpumpe (1) nach Anspruch 4, wobei das erste Spiel (100) größer ausgebildet ist als das zweite Spiel (100).
  7. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 6, wobei das Spiel (100) im Wesentlichen kontinuierlich entlang der Dichtbereiche (14) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) von einer Saugseite (S) der Exzenterschneckenpumpe (1) zu einer Druckseite (D) der Exzenterschneckenpumpe (1) hin abnimmt.
  8. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das den Stator (3) in einem Betriebszustand (AZ) zumindest teilweise umgebende Fördermedium (FM) den Druckseitendruck (p(D)) aufweist.
  9. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Stator (3) direkt über einen freien Endbereich (8) des Stators (3) einseitig am Pumpengehäuse (6) festgelegt ist.
  10. Exzenterschneckenpumpe (1) nach Anspruch 9, wobei der freie Endbereich (8) des Stators (3) zum Festlegen am Pumpengehäuse (6) eine ringförmige Verbreiterung aufweist (9) oder wobei der freie Endbereich (8) des Stators (3) zum Festlegen am Pumpengehäuse (6) als Krempe (17) ausgebildet ist.
  11. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Gelenk (5) einen zumindest teilweise beweglich ausgebildeten Mittelteil (50) umfasst, der aus einem verstärkten Elastomer- oder Kunststoffmaterial gebildet ist.
  12. Exzenterschneckenpumpe (1) nach Anspruch 11, wobei die Verstärkung des Elastomer- oder Kunststoffmaterials durch eine im Material integrierte Faserverstärkung oder Drahtverstärkung gebildet ist.
  13. Exzenterschneckenpumpe (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Mittelteil (50) beidseitig durch Anschlussstücke (60) zur Befestigung des Rotors (4) und/oder der Antriebswelle (7) begrenzt ist.
  14. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Stator (3) eine schraubengangförmige Innenumfangsfläche aufweist und einen Einlauftrichter für das Fördermedium (FM) am einseitig festgelegten Endbereich (8) des Stators (3) umfasst, wobei der Einlauftrichter eine Fortsetzung der schraubengangförmigen Innenumfangsfläche des Stators (3) umfasst und dichtlinienfrei gegenüber dem Rotor (4) ausgebildet ist.
  15. Exzenterschneckenpumpe (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Exzenterschneckenpumpe (1) mindestens ein Solarmodul zugeordnet ist, wobei der Antrieb durch Solarstrom betreibbar ist.
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