Exzenterschneckenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, insbesondere zur Förderung von dickflüssigen, hochviskosen und abrasiven Medien, mit einer Längsrichtung L, mindestens aufweisend einen konischen, schraubenförmig gewundenen, mindestens eingängigen Rotor mit einer Steigung h, mit mindestens einer Exzentrizität e und mindestens einem Querschnitt d, der in einem ein- oder mehrgängigen konischen Stator, drehbar angeordnet ist, bei der zwischen Rotor und Stator eine Mehrzahl von Kammern mit jeweils einem Volumen gebildet ist, die zur Beförderung des Mediums dienen und bei der die Kammern zwischen Stator und Rotor durch eine Dichtlinie D begrenzt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Exzenterschneckenpumpe, insbesondere zur Förderung von dickflüssigen, hochviskosen und abrasiven Medien, mit einer Längsrichtung L, mindestens aufweisend einen treppenförmigen, schraubenförmig gewundenen, mindestens eingängigen Rotor mit einer Steigung h, mit mindestens einer Exzentrizität e und mindestens einem Querschnitt d, der in einem ein- oder mehrgängigen treppenförmigen Stator, drehbar angeordnet ist.
Exzenterschneckenpumpen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, so wird z. B. in der DE 633 784 eine
Exzenterschneckenpumpe beschrieben, bei der zwei schraubenförmige Elemente ineinander liegen und bei der das äußere Element einen Schraubengang oder -zahn mehr als das innere Element hat und bei der sich die Steigungen der Schraubenwindungen der beiden Elemente wie die Gang- oder Zahnzahlen verhalten, dabei aber konstant, zunehmend oder abnehmend sein können, wobei wenigstens drei zusammenwirkende schneckenförmige Elemente vorgesehen sind, von denen das mittlere einen Zahn mehr als das Innere und einen Zahn weniger als das Äußere aufweist.
Aus der DE 27 36 590 Al wird eine Exzenterschneckenpumpe mit einer konischen Schneckenwelle und einem Gehäuseeinsatz bekannt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Exzenterschneckenwelle einen runden, zylindrischen Grundquerschnitt und einen konisch ansteigenden kegeligen Außendurchmesser hat, und dass die konisch gewundene Innen- hohlschnecke mit der doppelten Steigung der Exzenterschneckenwelle, ein konisch, hypozykloides Abrollen der Exzenterschneckenwelle auf dem Innenmantel der konischen, gewundenen Hohlschnecke bewirkt.
Problematisch bei den Exzenterschneckenpumpen des Standes der Technik ist, dass es bei Exzenterschneckenpumpen die mehrere Kammern aufweisen, durch Verschleißerscheinungen beim Betrieb der Pumpe durch Kammervolumenerhöhung zur sogenannten Kavitation kommen kann, was dazu führt, dass die Förderleistung einer solchen Exzenterschneckenpumpe nicht mehr optimal ist.
Ausgehend von dieser Problemstellung ist es Aufgabe der Erfindung, eine Exzenterschneckenpumpe bereitzustellen, die sich bei Verschleiß einfach nachstellen lässt, sodass
immer eine optimale Pumpleistung erwartet werden kann und ein Austausch von Stator und/oder Rotor weniger oft erforderlich ist.
Zur Problemlösung zeichnet sich die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe dadurch aus, dass die Volumina jeder einzelnen Kammer zwischen Stator und Rotor gleichgroß sind.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung einer Exzenterschneckenpumpe kann es ermöglicht werden, dass die Pumpe immer die maximal mögliche Förderleistung aufweist. Bei evtl. Verschleißerscheinungen kann z. B. die Rotorwelle bzw. der Stator in Längsrichtung verschoben werden, sodass das Kammervolumen wieder gleich ist und die Pumpleistung der Exzenterschneckenpumpe optimal ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Querschnitt d des Rotors in Längsrichtung des Rotors abnimmt. Über die Abnahme des Querschnittes kann z.B. bei sich verändernder Veränderung der Exzentrizität das Kammervolumen konstant gehalten .
Darüber hinaus sind weitere Ausgestaltungsformen möglich, nämlich dass die Steigung h des Rotors mit abnehmendem Querschnitt d des Rotors abnimmt und dass der Rotor in Längsrichtung L einen abnehmenden Querschnitt d aufweist. Es ist auch möglich, dass die Exzentrizität e des Rotors in Längsrichtung L zu oder abnimmt und dass der Querschnitt d des Rotors ab oder zunimmt. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe derart ausgebildet werden, dass die Exzentrizität des Rotors in Längsrichtung zu oder abnimmt und die Steigung h des Rotors in Längsrichtung zu- oder abnimmt.
Es ist auch möglich, dass bei einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe die Exzentrizität des Rotors in Längsrichtung L zu oder abnimmt, die Steigung h des Rotors in Längsrichtung L zu oder abnimmt und das der Rotor in Längsrichtung einen ab- oder zunehmenden Querschnitt d aufweist. Durch die Variationen der zuvor beschriebenen Parameter kann die Pumpleistung der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe weiter optimiert werden, bzw. an die entsprechenden Bedürfnisse, die z.B. vom zu fördernden Gut vorgegeben werden, angepasst werden.
Darüber hinaus ist es aufgrund dieser Variationsmöglichkeiten möglich, Exzenterschneckenpumpen für die verschiedensten Anwendungsgebiete, nämlich Anwendungsgebiete in denen dickflüssige, hochviskose und/oder abrasive Medien transportiert werden müssen, bereitzustellen.
Um die Standzeit der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe zu erhöhen, kann der Rotor als Verschleißschutz eine Beschichtung, z. B. mit Chrom, mit einem keramischen Werkstoff oder anderen Materialien aufweisen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Stator und/oder Rotor aus einem Elastomer oder einem Feststoff bestehen können. Auch hier besteht die Möglichkeit, je nach dem vorgesehenen Einsatzgebiet für die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe das entsprechende Material für Stator und/oder Rotor vorzusehen.
Vorteilhafterweise kann ebenfalls der Stator einen aus einem anderen Material bestehenden ring- oder röhrenförmigen Statormantel aufweisen. Dieser Statormantel kann zum Schütze des Stators und damit zur Erhöhung der Standdauer der Exzenterschneckenpumpe eingesetzt werden. Vor-
teilhafterweise ist dabei der Statormantel konisch geformt .
Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorgesehen, dass der Stator eine gleichmäßige KunststoffWandstärke aufweist.
Anhand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. Ia den Längschnitt durch den Rotor einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe;
Fig. Ib die Ansicht des Rotors einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position A;
Fig. Ic eine weitere Ansicht eines Rotors einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Stelle B;
Fig. 2 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe;
Fig. 3a den Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe;
Fig. 3b die Ansicht des Rotors einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position A;
Fig. 3c die Ansicht des Rotors auf den Rotor einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position B;
Fig. 4a den Längsschnitt durch Rotor und Stator einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe;
Fig. 4b die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position A;
Fig. 4c die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position B;
Fig. 5a den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 5b die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position A;
Fig. 5c die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position B;
Fig. 6a den Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe;
Fig. 6b die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position A;
Fig. 6c die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position B;
Fig. 7a den Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe;
Fig. 7b die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position A; und
Fig. 7c die Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe an der Position B.
Fig. 1 zeigt einen Rotor 1 einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe im Längsschnitt. Der Rotor 1 weist eine Steigung h auf sowie eine Exzentrizität ei zu Beginn des Rotors 1 und eine Exzentrizität en zum Ende des Rotors 1. In Längsrichtung L des Rotors 1 nimmt die Exzentrizität des Rotors 1 zu, sodass das Maß en größer ist als das Maß ei. In Fig. Ib ist die Ansicht A: A auf das Anfangsende des Rotors 1 dargestellt. Der Rotor 1 weist einen Querschnitt di auf und die auch in dieser Ansicht erkennbare Exzentrizität ei.Fig. Ic zeigt die Ansicht B:B aus Fig. Ia, in der zu erkennen ist, dass der Querschnitt dn am Ende des Rotors 1 geringer ist als der Querschnitt di am Beginn des Rotors 1. Zu erkennen ist auch, dass die Exzentrizität im Verlauf des Rotors 1 in Längsrichtung L zunimmt .
Fig. 2 zeigt den Stator 2 einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe. In diesen Stator 2 kann der zuvor beschriebene Rotor 1 aus Fig. Ia eingebracht werden und bildet auf diese Weise die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass die einzelnen Volumina die für den Transport des Mediums vorhanden sind in Längsrichtung L des Rotors gleichgroß sind. In der Längsdarstellung der Fig. 2 lässt sich deutlich die Konizität des Stators sowie des dahin hinein passenden Rotors erkennen. Aufgrund der Konizität von Stator 2 und Rotor 1 und der entsprechenden Einstellung von Steigung, Querschnitt und/oder Exzentrizität ist es möglich, die einzelnen Volumina der sich in der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe befindenden Kammern konstant zu halten.
Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen eine weitere Ausführungsform eines Rotors 1, der in eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe eingebracht werden kann. An seinem Beginn (Ansicht A:A) weist der Rotor 1 einen Querschnitt di auf, der größer ist als der Querschnitt des Rotors 1 an seinem Ende (Ansicht B: B), der mit dem Maß d2 gekennzeichnet ist. Entlang der Längsrichtung L des Rotors 1 lässt sich eine Abnahme des Querschnitts des Rotors erkennen, die darin resultiert, dass der Rotor 1 eine konische Form aufweist. Die Exzentrizität e des Rotors beginnt am Beginn des Rotors 1 (Position A) mit einer Größe ei und endet an der Position B mit einem Maximalwert en. Die Exzentrizität e nimmt also in Längsrichtung des Rotors 1, das heißt vom größeren Querschnitt zum kleineren Querschnitt d, zu. In den Figuren 3b und 3c sind die jeweiligen Ansichten A:A sowie B:B dargestellt, die die Aufsicht auf das Ende bzw. den Anfang des Rotors 1 ermöglichen. Der Fig. 3b lässt sich entnehmen, dass die Exzentrizität ei am Beginn des Rotors 1, an der Stelle A mit dem Querschnitt di deutlich geringer ist als die Exzentrizität en, die sich in der Fig. 3c, die eine Ansicht (Ansicht B:B) auf das Rotorende darstellt, zeigt. Der Fig. 3c lässt sich ebenfalls entnehmen, dass der Querschnitt d2 ebenfalls kleiner ist als der Querschnitt di .
In der Fig. 4a ist eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe 100 dargestellt, die einen Rotor 1 und einen Stator 2 aufweist. Zwischen Rotor 1 und Stator 2 sind verschiedene Kammervolumina V3, V4, V5 ... Vn der Kammern 3, 4, 5...n zu erkennen, die erfindngsgemäß alle gleichgroß sind. Die gleiche Größe der soeben aufgeführten Volumina resultiert daraus, dass sowohl der Rotor 1 eine vorbe-
stimmte Konizität und daran eine daran angepasste Exzentrizität, Steigung und/oder Querschnitt des Rotors 1 aufweist, der von dem entsprechend ausgeformten Stator 2 umgeben wird. Damit der Transport eines flüssigen abrasiven und/oder hochviskosen Mediums durch die Exzenterschneckenpumpe 100 erfolgen kann, ist zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 1 eine Dichtlinie D gebildet, entlang derer der notwendige Druck aufgebaut wird, der notwendig ist, um das abrasive, hochviskose Medium unter Druck durch die Exzenterschneckenpumpe 100 zu transportieren. Durch die Drehbewegung des Rotors 1 wandert diese Dichtlinie im Wesentlichen spiralförmig entlang der Längsrichtung L in Richtung des Ausgangs der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 und bewegt das zu transportierende Medium in Richtung des Pumpenausgangs. Das zu transportierende Medium das sich innerhalb der Volumina befindet wird dabei in Richtung des Ausgangs der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 bewegt. Der Antrieb der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 kann z. B. über einen Elektromotor erfolgen, der an dem Ende (Position A) der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe angeordnet ist, die den Querschnitt di aufweist und an dieser Stelle den Rotor 1 dreht. Fig. 4a ist ebenfalls zu entnehmen, dass der Querschnitt di zu Beginn des Rotors 1 größer ist als der Querschnitt d2 zum Ende des Rotors 1. Hiermit geht einher, dass auch die Exzentrizität der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 zu Beginn, das heißt im Bereich des Eintritts in die Exzenterschneckenpumpe (Position A) geringer ist als zum Ende (Position B) , das heißt zum Austrittsende des Mediums der Exzenterschneckenpumpe 100 hin. Die Exzentrizität am Eingang der Exzenterschneckenpumpe (Position A) ist mit ei gekennzeich-
net und die Exzentrizität am Ausgang (Position B) der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 ist mit en gekennzeichnet. Die Ansichten auf den Eingangsbereich bzw. den Endbereich der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100, die in den Fig. 4b und 4c dargestellt sind zeigen ebenfalls noch einmal deutlich, dass die Exzentrizität in Längsrichtung L der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100, bzw. in Längsrichtung L des Rotors 1 zunimmt, sodass ei kleiner ist als en. Damit geht einher, dass auch der Querschnitt di zu Beginn des Rotors größer ist als der Querschnitt d2 des Rotors 1 im Endbereich der Exzenterschneckenpumpe 100. In den Fig. 4a bis 4c ist eine Exzenterschneckenpumpe 100 gezeigt, bei der sowohl der Querschnitt des Rotors 1 als auch die Exzentrizität e des Rotors 1 verändert wurde.
Die Fig. 5a bis 5c zeigen eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100, die sich von der in den Fig. 4a bis 4c gezeigten Exzenterschneckenpumpe 100 dadurch unterscheidet, dass der Querschnitt di des Rotors 1 in Längsrichtung L des Rotors 1 nicht verändert wird. Um die Volumina V3, V4, V5 bis Vn trotzdem gleichgroß zu halten, wurde bei dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 die Steigung h des Rotors bzw. des Stators in Längsrichtung L der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe verändert. Insbesondere der Fig. 5a ist zu entnehmen, dass die Steigung h in Längsrichtung L der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 abnimmt. Die Fig. 5b bzw. 5c zeigen die Ansichten entlang der Linie A:A bzw. B:B aus Fig. 5a, nämlich die Ansichten auf das Eintrittsende bzw. das Austrittsende dieser Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100. Es zeigt sich, dass die Exzentrizität ei am Eintrittsende der Exzenterschneckenpumpe größer ist als die Exzentrizität en im Austrittsbereich. In den Fig. 6a bis 6c ist ebenfalls eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 100 dargestellt, die sich von der in den Fig. 4a bis 4c dargestellten Exzenterschneckenpumpe dahingehend unterscheidet, dass bei dieser Ausführungsform sowohl der Querschnitt als auch die Steigung des Rotors bzw. des Stators verändert wurden.
Insbesondere den Fig. 6b und 6c ist zu entnehmen, dass der Querschnitt des Rotors 1 im Einlassbereich der Exzenterschneckenpumpe größer ist als der Querschnitt des Rotors 1 im Auslassbereich der Exzenterschneckenpumpe.
In den Fig. 7a bis 7c ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe dargestellt, bei der sowohl die Exzentrizität, der Querschnitt und die Steigung des Rotors bzw. des Stators verändert wurden, wobei die einzelnen Volumina V3, V4, V5 konstant gehalten wurden. Insbesondere der Fig. 7a lässt sich entnehmen, dass die Steigung h in Längsrichtung L der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe abnimmt. Die Veränderung hinsichtlich des Querschnitts des Rotors 1 sowie der Exzentrizität e zeigen die Fig. 7b und 7c.
Bezugs zeichenliste 100 Exzenterschneckenpumpe 1 Rotor
2 Stator
3 Kammer
4 Kammer
5 Kammer n Kammer ei Exzentrizität e.2 Exzentrizität e3 Exzentrizität en Exzentrizität
Vi Volumen
V2 Volumen
V3 Volumen
Vn Volumen
L Längsrichtung h Steigung d Querschnitt