WO2018162360A1 - Exzenterschneckenpumpe - Google Patents

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WO2018162360A1
WO2018162360A1 PCT/EP2018/055216 EP2018055216W WO2018162360A1 WO 2018162360 A1 WO2018162360 A1 WO 2018162360A1 EP 2018055216 W EP2018055216 W EP 2018055216W WO 2018162360 A1 WO2018162360 A1 WO 2018162360A1
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WO
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stator
geometry
eccentric screw
screw pump
pump according
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/055216
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norman Dicks
Oliver Stumpf
Original Assignee
Seepex Gmbh
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Publication date
Application filed by Seepex Gmbh filed Critical Seepex Gmbh
Publication of WO2018162360A1 publication Critical patent/WO2018162360A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • 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
    • F04C2/1073—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 is stationary while the other member rotates and orbits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • 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
    • F04C2/1073—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 is stationary while the other member rotates and orbits
    • F04C2/1075—Construction of the stationary member

Definitions

  • the invention relates to an eccentric screw with
  • stator of elastic or elastomeric material defining a helical interior, a stator jacket surrounding the stator,
  • Such an eccentric screw pump is a pump from the group of rotary displacement pumps, which are used to convey a wide variety of media and in particular liquid media and also highly viscous liquids in various industrial sectors. The liquids to be delivered may also contain solids.
  • the rotor is helically formed, with a relatively large pitch and flight depth and relatively small core diameter. It is arranged eccentrically in the stator or in the interior of the stator.
  • the stator or its helical interior has a thread more than the rotor.
  • the rotor abuts the inner surface of the stator via one or more uninterrupted sealing lines.
  • the sealing lines separate conveying spaces from one another, which in the course of the rotation of the rotor from the suction side to the pressure side or from the inlet side to
  • the stator is made of an elastic material.
  • Elastic material means in the context of the invention, in particular an elastomer, for. B. a (synthetic) rubber or a rubber mixture.
  • the stator jacket is formed as a longitudinally divided shell of a plurality of radially clamped shell segments, between which over the shell length extending separating gaps are formed. In such separation column z. B.
  • Statorstege which is externally connected to the rotor, z. B. are formed, which takes place via these engaging in the separating gaps Statorstege a rotationally fixed fixation of the stator in the stator jacket.
  • the stator may be formed as a longitudinally divided stator and a plurality of stator segments, for. B. half shells, exist.
  • Such an eccentric screw pump with longitudinally divided stator and a longitudinally split stator shell of several shell segments is z. B. from DE 10 2008 021 920 A1.
  • the stator jacket with its segments forms a stator clamping device, with which the stator can be tensioned in the radial direction against the rotor. In this way, the desired Vorspannurl can be adjusted.
  • Eccentric screw pumps having such a structure have proven excellent in practice, and in particular against the background of the fact that the stator may be formed longitudinally divided, so that a particularly simple replacement of the stator without complete disassembly of the
  • the invention has for its object to provide an eccentric screw pump of the type described above, which can be used in an economical manner even at high operating pressures and can be designed for high operating pressures.
  • the invention teaches in a generic eccentric screw pump of the type described above, that the stator in the unpressurized and preferably untensioned state has a deviating from the desired geometry oversize geometry with one or more Studentslustrume, as Materialvoren on the setpoint geometry out in the direction towards the rotor and thus are formed toward the interior and each extending over a limited length range.
  • Such excess ranges are preferably dimensioned such that in the (strained)
  • Operating state at a predetermined operating pressure adjusts the desired geometry or at least approximates the actual geometry to the desired geometry.
  • the invention is initially based on the knowledge that the operation of a progressing cavity pump can be optimized when the stator is not manufactured with the ideal setpoint geometry, but with a deviating from the desired geometry oversize geometry, so that then sets the desired geometry only during operation ,
  • the desired geometry refers to the geometry that is ideal for an operating state.
  • the desired geometry is given by the rotor shape (rotor outer geometry) and complementary to this. Does the rotor z. Example, a circular cross section, the stator interior has a desired geometry with a cross section in the form of a slot.
  • the cross section i.e., the cross sectional area and the cross sectional shape
  • the invention is particularly preferably used in an eccentric screw pump with a stator jacket which can be clamped (with a tensioning device) against the stator.
  • a tensioning device By changing the tension of the stator, an external pressure can be exerted on the stator.
  • the stator is deformed.
  • this introduction of force does not take place uniformly over the length and / or circumference of the stator. This is inventively counteracted that the stator is made in the manner described with the oversize geometry, so that a possibly uneven force application is counteracted by appropriately provided oversize.
  • the stator casing can be a longitudinally divided casing made up of a plurality of casing segments that can be braced in the radial direction, between which separating gaps extending over the casing length are formed. It can be z. B. to act two, three or four or more shell segments, which are distributed over the circumference.
  • Statorstege which is externally connected to the stator
  • z. B. are formed as elastomeric webs.
  • stator or the stator geometry can be dimensioned taking into account an intended operating pressure such that in the clamped state and during operation at a predetermined operating pressure (essentially) sets the desired geometry, in which preferably the interior of the stator has a constant cross-section over the entire Length.
  • the actual geometry in the operating state can be approximated to the desired geometry by such oversize regions as material pretensions.
  • the optimal empty geometry ie the actual geometry in the unstressed, pressureless state
  • the invention initially relates to embodiments in which the rotor has a constant over the length of the cross section (area and shape), z. B. a constant over the length of a circular cross-section. Then the
  • the invention also includes embodiments in which the rotor has a continuously increasing or decreasing cross-section over the length and therefore has a conical geometry.
  • the invention is preferably realized in an eccentric screw pump, the stator casing of which consists of a longitudinally divided casing of several casing segments.
  • pumps may be used whose stator jacket is formed by several hold-downs as segments.
  • the invention also includes embodiments in which the stator jacket is optionally formed in one piece, for. B. as a slotted tube having only a separation gap.
  • the stator in the manner already described as a longitudinally divided stator of a plurality of stator segments, for. B. consists of several elastomeric shells.
  • dividing planes result between the stator segments, which for example can run parallel to the length of the stator.
  • the behavior of these parting planes can be taken into account as an influencing factor from the relationship between empty geometry and operating geometry in the determination of the ideal target geometry in the operating state.
  • the invention also includes embodiments with a one-piece stator, since such a one-piece stator can also be combined with a described longitudinally split stator jacket or also with a slotted stator jacket.
  • the stator is preferably formed separately from the stator jacket and consequently arranged detachably or non-destructively interchangeable within the stator jacket.
  • the stator is vulcanized into the stator jacket.
  • the invention is particularly preferably used in pumps in which the stator jacket (in the radial direction) can be clamped against the stator.
  • a voltage of the stator is realized in another way, for. B. via intermediate elements (eg., Hydraulic cushion) or otherwise.
  • Such possibilities of tension are z. B. from DE 10 2014 1 12 552 A1.
  • oversize regions according to the invention extend as material projections only over limited length regions of the stator, so that only local elastomer precautions are provided.
  • the cross-sectional area of the stator interior is less than the cross-sectional area in other areas without such Materialvoren and in particular less than the nominal cross-section during operation.
  • the material projections in the region of the suction side are dimensioned smaller than in the region of the pressure side, because on the suction side lower corrections are required during operation.
  • a stator which has a non-constant thickness over the circumference, d. H. the stator has a non-constant and therefore varying wall thickness along its length. Looking at such a stator, a longitudinal section in a certain peripheral region, the stator has in this longitudinal section over the length of a non-constant and consequently (periodically) varying thickness.
  • stators are to be distinguished from stators with over the circumference and the length of constant wall thickness, which are also used in practice (eg as Equal Wall Stator). In such a stator, the thickness is also constant over the length viewed in a single longitudinal section.
  • the material projections according to the invention are particularly preferably used in a stator with wall thickness that is not constant over the circumference, and particularly preferably in such (circumferential) areas of the stator with a small wall thickness.
  • the invention has recognized that the problem of avoidance of the material described above in areas with large wall thickness is less critical than in areas with low wall thickness, so that particularly preferred material Voranno are provided in areas of low wall thickness.
  • the dimensioning of the material pretensions can consequently be effected as a function of the wall thickness provided at the respective location, in particular the respective circumferential position.
  • the invention can basically be implemented with different stator and rotor geometries.
  • the invention is preferably used in a stator for use, the interior of which - in the desired geometry - in cross section has the shape of a slot formed by two semicircles, which are connected to each other via corresponding parallel lines.
  • the material Vorvorungen are preferably provided in the region of the semicircular geometry. It may be expedient to dimension the material projections in the region of the semicircles greater than in the region of the connecting straight line. However, this consideration may be combined with other considerations, so that z. B. in a region of the semicircular geometry then still dispensed with a material provision, when this area coincides with a parting plane of a longitudinally divided stator. Incidentally, in the overall design then the construction of the stator shell of z. B. several shell segments and associated therewith the possibly existing separation gaps between the shell segments considered.
  • the invention also covers stators with a stator geometry differing from the slot geometry described.
  • a slot-shaped cross-section may be provided, in which the ends are not exactly semicircular, but have a measure beyond the semicircle, so that a quasi bone-like structure is created (see, eg, EP 0 381 413 A2).
  • geometries can be used which deviate completely from the slot shape. For example, reference is made to DE 602 107 and WO 2004/031584 A1.
  • the invention is not only the eccentric screw pump described, but in particular also a rotor / stator combination, which has a stator on the one hand and a rotor on the other hand, wherein the stator is made in the manner described with oversize geometry. Consequently, the rotor / stator combination is also independently protected.
  • the subject of the invention is a stator of such a rotor / stator combination or for such a pump. That is, the stator with oversize geometry is also placed under protection, since such a stator according to the invention can be used in practice without modifying the rotor and the other pump parts.
  • the stator can be made of elastomeric material z. B. by injection molding ("injection molding") or molding ("compression molding") produce.
  • the elastic material may be z. B. an elastomer, for. B. a synthetic rubber or a rubber mixture act. But there are also composites of an elastomer and another material, eg. As metal, includes.
  • Such a stator is particularly preferably used in connection with eccentric screw pumps, which on the one hand have a clampable stator jacket and, on the other hand, a longitudinally divided stator.
  • the pump according to the invention or the stator according to the invention can be designed for a high operating pressure or a high internal pump pressure.
  • Vorvorungen is prevented that a pressure-induced deformation leads to an interruption of the sealing line.
  • the formation of backflows is avoided or at least significantly reduced, so that such a backflow does not have to be compensated by an increased delivery. This can z.
  • suction-side overclamps and associated temperature increases can be avoided.
  • eccentric screw pumps can be operated with a high differential pressure. Furthermore
  • an eccentric screw pump which has in its basic structure a stator 1 made of an elastic or elastomeric material and a rotating in the stator 1, helical rotor 2, wherein the stator 1 is surrounded by a stator shell 3. Furthermore, the pump has a pump housing 4, which (depending on the operating direction) is referred to as a suction housing. In addition, the pump has a connection piece 5, which is also referred to as a discharge nozzle. Not shown is also provided drive, the drive via a
  • coupling rod 6 operates on the rotor 2.
  • the coupling rod 6 is connected via coupling joints on the one hand to the rotor 2 and on the other hand to a drive shaft, not shown, wherein of the coupling joints only the rotor-side hinge 7 is shown.
  • the stator 1 is formed in the illustrated embodiment as a longitudinally divided stator, so that it consists of two stator sub-shells 1 a, 1 b, which are formed in the embodiment as half shells, each covering an angle of 180 °.
  • Longitudinal means along the stator longitudinal axis L or parallel to this. The separating cut between the partial shells consequently runs along or parallel to the longitudinal axis L.
  • This longitudinally divided configuration of the elastomeric stator 1 makes it possible to disassemble and assemble the stator 1 when the suction housing 4, the discharge nozzle 5 and the rotor 2 are mounted.
  • the stator shell 3 is also formed in the illustrated embodiment as a longitudinally divided shell and it has a plurality of shell segments 8. These may be two, three, four or more shell segments 8. In the figures, an embodiment with four sheath segments 8 is shown.
  • This stator jacket 3 with its jacket segments 8 forms a Statorspannvorraum or Statoreinstellvorraum, with which on the one hand the longitudinally divided stator 1 fix and seal and on the other hand, a desired voltage or bias of the stator 1 can be adjusted. This adjustment can be done with known from the prior art measures. This is z. Reference is made, for example, to DE 10 2008 021 920 A1 and DE 10 2014 1 12 550 A1.
  • stator 1 and its stator shells 1 a, 1 b have on the outside projecting stator bars 9, which extend over the entire stator length or at least almost the entire stator length and which z. B. externally formed on the stator 1, z. B. can be vulcanized.
  • stator webs 9 engage in the assembled state in separating gaps 10 and spaces between the individual shell segments 8, so that they are clamped between two adjacent shell segments 8 and thus form a rotation and absorb the torques during operation.
  • the stator 1 has a helical interior 1 1, in which the rotor 2 rotates.
  • the rotor 2 is also helical, wherein the rotor 2 has a smaller number of turns than the stator 1 and as the interior 1 1 of the stator 1.
  • the rotor 2 is catchy and the stator 1 and its interior 1 1 slaughter labor formed.
  • the rotor 2 is in operation via one or more uninterrupted sealing lines on the inner surface of the stator 1, said sealing lines separate delivery spaces from each other in the course of the rotation of the rotor from the suction side S to the pressure side D out (continuously).
  • the stator 1 has in this embodiment, a desired geometry, which has a constant cross-section over the length in the clamped operating state.
  • this cross-section is formed at any point of the stator slot-shaped, wherein such a slot 12a, b composed of two half circles 12a and two connecting lines 12b.
  • a stator 1 which, in the unstressed, pressureless state, has an oversize geometry deviating from the desired geometry with one or more oversize regions 13, which as material projections 13 extend beyond the desired geometry SG in the direction of the rotor and consequently toward the interior are formed and each extending only over a limited length range.
  • oversize areas which serve as material projections 13 during operation under pressure, are shown in FIGS. 3 and 4.
  • the Materialvoreuticen / Kochschreib Symposium Struct 13 are dimensioned so that approaches the actual geometry to the desired geometry SG or particularly preferably the desired geometry is set in the clamped operating condition at a given operating pressure.
  • the embodiment according to the invention therefore has the advantage that the desired geometry SG, which is designed for optimum operation, is not set under pressure in the unassembled state, but only in the assembled and tensioned state.
  • This is achieved by the material projections 13, which are arranged in particularly critical areas of the stator 1.
  • material projections 13 may be arranged in particular in areas of the stator, which are assigned to one or more separating gaps 10 between two shell segments 8, so that a deflection of the elastomeric material in this area can be compensated by the material provision.
  • Stator 1 in the illustrated embodiment over the length has a non-constant wall thickness W1, W2.
  • stators 1 with non-constant wall thickness are known from the prior art, they are widely used in practice.
  • the material projections 13 are provided in such a stator in the range of low wall thicknesses W1.
  • material pretensions are dimensioned larger in the area of low wall thickness W1 than in areas with greater wall thickness W2.
  • FIG. 3a An exemplary embodiment is shown in Fig. 3a. It can be seen that the material projections 13a are provided as a function of the orientation of the stator geometry or of the oblong hole, wherein the configuration illustrated in FIG. 3a preferably relates to the divided stator jacket illustrated in FIG. So z. B.
  • FIG. 3b it is shown in FIG. 3b that a plurality of material projections 13 are provided in different length regions of the stator, which, however, are optionally dimensioned differently.
  • the material projections 13 are dimensioned smaller in the area of the suction side S than in the region of the pressure side D.
  • the thickness of the material projections 13 can consequently decrease from the pressure side D to the suction side S or increase from the suction side S to the pressure side D.

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Abstract

Es handelt sich um eine Exzenterschneckenpumpe mit -einem Stator (1) aus elastischem bzw. elastomerem Material, der einen schraubenförmigen Innenraum (11) definiert, -einemden Stator (1) umgebenden und gegen den Stator (1) in radialer Richtung verspannbaren Statormantel (3), -einem exzentrisch in dem Stator rotierenden, schraubenförmigen Rotor (2), wobei der Innenraum des Stators (1) eine Sollgeometrie mit im verspannten Betriebszustand über die Länge konstantem Querschnitt aufweist. Die Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dassder Stator (1) im umgespannten, drucklosen Zustand eine von der Sollgeometrie abweichende Übermaßgeometrie mit einer oder mehreren Übermaßbereichen aufweist, die als Materialvorhaltungen (13) über die Sollgeometrie hinaus in Richtung zum Rotor hin ausgebildet sind und sich jeweils über einen begrenzten Längenbereich erstrecken.

Description

Exzenterschneckenpumpe
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit
- einem Stator aus elastischem bzw. elastomerem Material, der einen schraubenförmigen Innenraum definiert, einen den Stator umgebenden Statormantel,
- einem exzentrisch in dem Stator rotierenden, schraubenförmigen Rotor, wobei der Innenraum des Stators eine Sollgeometrie aufweist, wobei sich die Sollgeometrie auf den Betrieb der Pumpe und folglich den Betriebszustand bezieht. Bei einer solchen Exzenterschneckenpumpe handelt es sich um eine Pumpe aus der Gruppe der rotierenden Verdrängerpumpen, die zur Förderung unterschiedlichster Medien und insbesondere flüssiger Medien und auch hochviskoser Flüssigkeiten in unterschiedlichsten Industriebereichen verwendet werden. Die zu fördernden Flüssigkeiten können dabei auch Feststoffanteile enthalten. Der Rotor ist schraubenförmig ausgebildet, und zwar mit verhältnismäßig großer Steigung und Gangtiefe sowie relativ kleinem Kerndurchmesser. Er ist exzentrisch im Stator bzw. im Innenraum des Stators angeordnet. Der Stator bzw. dessen schraubenförmiger Innenraum weist einen Gewindegang mehr auf als der Rotor. Dabei liegt der Rotor über eine oder mehrere ununterbrochene Dichtlinien an der Innenfläche des Stators an. Die Dichtlinien trennen Förderräume voneinander, die sich im Zuge der Rotation des Rotors von der Saugseite zur Druckseite bzw. von der Eintrittsseite zur
Austrittsseite (kontinuierlich) bewegen. Die Dichtlinie bzw. die Dichtlinien trennen und dichten folglich die Förderkammern voneinander ab, so dass eine Abdichtung der Saugseite des Stators gegenüber der Druckseite erfolgt. Der Stator ist aus einem elastischen Material gefertigt. Elastisches Material meint im Rahmen der Erfindung insbesondere einen Elastomer, z. B. einen (Synthese-)Kautschuk oder eine Kautschukmischung. Es werden im Übrigen auch Verbundwerkstoffe aus einem elastischen Material (z. B. Elastomer) und einem anderen Material, z. B. Metall, umfasst. Bevorzugt ist der Statormantel als längsgeteilter Mantel aus mehreren in radialer Richtung verspannbaren Mantelsegmenten ausgebildet, zwischen denen über die Mantellänge verlaufende Trennspalte gebildet sind. In solche Trennspalte können z. B. Statorstege eingreifen, die außenseitig an den Rotor angeschlossen, z. B. angeformt sind, wobei über diese in die Trennspalte eingreifenden Statorstege eine drehfeste Fixierung des Stators im Statormantel erfolgt. Der Stator kann als längsgeteilter Stator ausgebildet und aus mehreren Statorsegmenten, z. B. Halbschalen, bestehen.
Eine solche Exzenterschneckenpumpe mit längsgeteiltem Stator und einem längsgeteilten Statormantel aus mehreren Mantelsegmenten ist z. B. aus der DE 10 2008 021 920 A1 bekannt. Der Statormantel mit seinen Segmenten bildet eine Statorspannvorrichtung, mit welcher der Stator in radialer Richtung gegen den Rotor spannbar ist. Auf diese Weise lässt sich das gewünschte Vorspannmaß einstellen.
Exzenterschneckenpumpen mit einem derartigen Aufbau haben sich in der Praxis hervorragend bewährt, und zwar insbesondere vor dem Hintergrund der Tatsache, dass auch der Stator längsgeteilt ausgebildet sein kann, so dass ein besonders einfacher Austausch des Stators ohne vollständige Demontage der
Pumpe erfolgen kann. Die Pumpe ist jedoch weiterentwicklungsfähig, und zwar insbesondere wenn sie für einen hohen Betriebsdruck ausgelegt werden soll. - Hier setzt die Erfindung ein. Aus der DE 10 2015 104 549 A1 ist eine Exzenterschneckenpumpe bekannt, bei der die zwischen Rotor und Stator auftretenden Reibungskräfte reduziert werden sollen, ohne die Betriebssicherheit der Pumpe zu gefährden. Dazu wird vorgeschlagen, den Stator mit reibungsoptimierenden Ausnehmungen zu versehen. In einem endseitigen Bereich, in dem teilweise nicht erforderliche Dichtlinien definiert sind, soll der Stator kontaktverhindernd ausgebildet sein. Damit sollen nur Bereiche und Abschnitte der Dichtlinien beansprucht werden, die auch für einen sicheren Betrieb der Pumpe erforderlich sind. Dichtlinienbereiche ohne Funktion können ohne Kontakt zwischen Stator und Rotor ausgebildet sein, um keine unnötige Reibung zu erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die in wirtschaftlicher weise auch bei hohen Betriebsdrücken einsetzbar ist bzw. für hohe Betriebsdrücke ausgelegt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art, dass der Stator im drucklosen und bevorzugt ungespannten Zustand eine von der Sollgeometrie abweichende Übermaßgeometrie mit einer oder mehreren Übermaßbereichen aufweist, die als Materialvorhaltungen über die Sollgeometrie hinaus in Richtung zum Rotor hin und folglich in Richtung zum Innenraum hin ausgebildet sind und sich jeweils über einen begrenzten Längenbereich erstrecken. Solche Übermaßbereiche sind bevorzugt so dimensioniert, dass sich im (verspannten)
Betriebszustand bei vorgegebenem Betriebsdruck die Sollgeometrie einstellt oder zumindest die Istgeometrie an die Sollgeometrie annähert.
Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass sich die Funktionsweise einer Exzenterschneckenpumpe optimieren lässt, wenn der Stator nicht mit der idealen Sollgeometrie, sondern mit einer von der Sollgeometrie abweichenden Übermaßgeometrie hergestellt wird, so dass sich dann erst im Betrieb die Sollgeometrie einstellt. Mit der Sollgeometrie ist die für einen Betriebszustand ideale Geometrie gemeint. Die Sollgeometrie ist durch die Rotorform (Rotoraußengeometrie) vorgegeben und zu dieser komplementär. Weist der Rotor z. B. einen kreisförmigen Querschnitt auf, so hat der Statorinnenraum eine Sollgeometrie mit einem Querschnitt in der Form eines Langlochs. Sofern der Rotor über die Länge einen konstanten Querschnitt aufweist, ist auch der Querschnitt (d. h. die Querschnittsfläche und die Querschnittsform) des Statorinnenraums über die Länge des Stators konstant.
In der Regel besteht bei Exzenterschneckenpumpen eine Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite. Der Förderdruck/Innendruck im Stator steigt daher von der Saugseite zur Druckseite an. Der Druckanstieg erfolgt hierbei diskret (pro Kammer). Da das Statormaterial elastisch ist, wird es durch den Innendruck im Stator deformiert. Damit weicht die Betriebsgeometrie von der Leergeometrie ab. Die Abweichung hängt hierbei vom Betriebsdruck ab. Höherer Druck bedeutet größere Deformationen, bedeutet größere Abweichung zwischen Leergeometrie und Betriebsgeometrie. Erfindungsgemäß wird diesen Überlegungen bereits bei der Fertigung des Stators Rechnung getragen, indem der Stator derart mit einer Übermaßgeometrie mit entsprechenden Übermaßbereichen und folglich Materialvorhaltungen ausgerüstet wird, dass sich bei Betriebsdruck und folglich als Betriebsgeometrie die Sollgeometrie einstellt.
Besonders bevorzugt kommt die Erfindung bei einer Exzenterschneckenpumpe mit einem Statormantel zum Einsatz, der (mit einer Spannvorrichtung) gegen den Stator verspannbar ist. Durch eine Änderung der Verspannung des Stators kann ein Außendruck auf den Stator ausgeübt werden. Durch diese äußere Krafteinwirkung wird der Stator deformiert. Abhängig von der exakten Konstruktion von Statormantel und Statorspannvorrichtung erfolgt diese Krafteinleitung nicht vollkommen gleichmäßig über Länge und/oder Umfang des Stators. Dem wird erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt, dass der Stator in der beschriebenen Weise mit der Übermaßgeometrie gefertigt wird, so dass einer eventuell ungleichmäßigen Krafteinleitung durch entsprechend vorgesehene Übermaßbereiche entgegengewirkt wird.
Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Statormantel um einen längsgeteilten Mantel aus mehreren in radialer Richtung verspannbaren Mantelsegmenten handeln, zwischen denen über die Mantellänge verlaufende Trennspalte gebildet sind. Es kann sich z. B. um zwei, drei oder auch vier oder mehr Mantelsegmente handeln, die über den Umfang verteilt sind. In die Trennspalte, die zwischen den Mantelsegmenten gebildet sind, greifen bevorzugt Statorstege ein, die außenseitig an den Stator angeschlossen, z. B. als Elastomerstege angeformt sind. Über diese in die Trennspalte eingreifenden Statorstege erfolgt eine drehfeste Fixierung des Stators im Statormantel im verspannten Zustand. Die Elastomerstege nehmen folglich die auf den Stator übertragenen Drehmomente während des Betriebes auf. Eine solche Konstruktion des Mantels aus mehreren Mantelsegmenten beeinflusst ebenfalls den Zusammenhang zwischen Leergeometrie und Betriebsgeometrie und dieses wird erfindungsgemäß berücksichtigt. Denn die Erfindung hat nun erkannt, dass bei hohen Betriebsdrücken bzw. Pumpeninnendrücken die Gefahr besteht, dass das elastomere Material des Stators in Bereichen der
Trennspalte gleichsam herausgedrückt wird, da die Mantelsegmente bzw. Einstellsegmente in diesen Bereichen nicht optimal wirken können. Bevorzugt werden genau in einem oder mehreren dieser Bereiche Materialvorhaltungen vorgesehen, um die durch Druckverhältnisse (Innendruck im Stator, Außendruck durch den Mantel) auf den Elastomerkörper entstehenden Abweichungen von der Normgeometrie bzw. Sollgeometrie zu kompensieren. Die Materialvorhaltungen sind folglich in den Bereichen vorgesehen, in denen bei einem herkömmlichen Stator ein Ausweichen des Elastomers und damit eine Unterbrechung der Dichtlinie zu befürchten wäre. Die Materialvorhaltungen sind folglich besonders bevorzugt in einem oder mehreren Bereichen des Stators vorgesehen, die im montierten Zustand im Bereich der Trennspalte angeordnet sind. Sie sind daher besonders bevorzugt in den den Statorstegen zugeordneten Bereichen des Stators bzw. der korrespondieren Statorinnenfläche angeordnet. Insgesamt kann der Stator bzw. die Statorgeometrie unter Berücksichtigung eines vorgesehenen Betriebsdruckes so dimensioniert werden, dass sich im verspannten Zustand und während des Betriebs bei vorgegebenem Betriebsdruck (im Wesentlichen) die Sollgeometrie einstellt, bei welcher bevorzugt der Innenraum des Stators einen konstanten Querschnitt über die gesamte Länge aufweist. Jedenfalls lässt sich durch solche Übermaßbereiche als Materialvorhaltungen die Istgeometrie im Betriebszustand an die Sollgeometrie annähern. Die optimale Leergeometrie (also die Istgeometrie im unverspannten, drucklosen Zustand) lässt sich bei einer gegebenen Sollgeometrie durch Simulationen und insbesondere Versuche, und zwar bevorzugt unter Berücksichtigung eines vorgesehenen Betriebsdruckes, bestimmen.
Die Erfindung betrifft zunächst einmal Ausführungsformen, bei denen der Rotor einen über die Länge konstanten Querschnitt (Fläche und Form) aufweist, z. B. einen über die Länge konstanten kreisförmigen Querschnitt. Dann weist die
Sollgeometrie des Statorinnenraums einen über die Länge konstanten Querschnitt (Fläche und Form) auf, z. B. eine über die Länge konstante Langlochform. Alternativ umfasst die Erfindung aber auch Ausführungsformen, bei denen der Rotor einen über die Länge kontinuierlich zu- oder abnehmenden Querschnitt aufweist und demzufolge eine konische Geometrie besitzt. In diesem Fall weist der Innenraum des Stators in der Sollgeometrie einen über die Länge kontinuierlich zu- oder abnehmenden Querschnitt (Fläche und Form) auf. Auch bei solchen Geometrien lässt sich die erfindungsgemäße Übermaßgeometrie realisieren.
Bevorzugt wird die Erfindung bei einer Exzenterschneckenpumpe realisiert, deren Statormantel als längsgeteilter Mantel aus mehreren Mantelsegmenten besteht. In ähnlicher Weise können Pumpen verwendet werden, deren Statormantel von mehreren Niederhaltern als Segmente gebildet wird. Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen, bei denen der Statormantel gegebenenfalls einstückig ausgebildet ist, z. B. als geschlitztes Rohr, das lediglich einen Trennspalt aufweist.
Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass der Stator in der bereits beschriebenen Weise als längsgeteilter Stator aus mehreren Statorsegmenten, z. B. mehreren elastomeren Halbschalen besteht. In diesem Fall ergeben sich Trennebenen zwischen den Statorsegmenten, die beispielsweise parallel zur Länge des Stators verlaufen können. Erfindungsgemäß lässt sich das Verhalten dieser Trennebenen (Trennspalte im Elastomer) unter Berücksichtigung der zuvor genannten Faktoren (Innendruck und Form der Mantelsegmente) als Einflussfaktor aus dem Zusammenhang zwischen Leergeometrie und Betriebsgeometrie bei der Bestimmung der idealen Sollgeometrie im Betriebszustand berücksichtigen. Es besteht z. B. die Möglichkeit, auf Übermaßbereiche in den Bereichen der Trennebenen/Trennspalte im Elastomer
ganz bewusst zu verzichten. Die Erfindung umfasst alternativ aber auch Ausführungsformen mit einem einteiligen Stator, da auch ein solcher einteiliger Stator mit einem beschriebenen längsgeteilten Statormantel oder auch einem geschlitzten Statormantel kombiniert werden kann. Bevorzugt ist der Stator jedenfalls separat von dem Statormantel ausgebildet und folglich lösbar bzw. zerstörungsfrei austauschbar innerhalb des Statormantels angeordnet. Grundsätzlich denkbar sind im Rahmen der Erfindung aber auch Ausführungsformen, bei denen der Stator in den Statormantel einvulkanisiert ist.
Wie bereits erwähnt kommt die Erfindung besonders bevorzugt bei Pumpen zum Einsatz, bei denen der Statormantel (in radialer Richtung) gegen den Stator verspannbar ist. Alternativ werden aber auch Ausführungsformen umfasst, bei denen eine Spannung des Stators in anderer Weise realisiert wird, z. B. über Zwischenelemente (z. B. Hydraulikkissen) oder in anderer Weise. Solche Möglichkeiten der Verspannung sind z. B. aus der DE 10 2014 1 12 552 A1 bekannt.
Die erfindungsgemäßen Übermaßbereiche erstrecken sich als Materialvorhaltungen lediglich über begrenzte Längenbereiche des Stators, so dass lediglich lokale Elastomervorhaltungen vorgesehen sind. Im Bereich dieser lokalen Materialvorhaltungen ist die Querschnittsfläche des Statorinnenraums geringer als die Querschnittsfläche in anderen Bereichen ohne solche Materialvorhaltungen und insbesondere geringer als der Sollquerschnitt während des Betriebs.
In bevorzugter Weiterbildung sind die Materialvorhaltungen im Bereich der Saugseite geringer dimensioniert als im Bereich der Druckseite, denn saugseitig sind während des Betriebes geringere Korrekturen erforderlich.
Besonders bevorzugt kommt im Rahmen der Erfindung ein Stator zum Einsatz, der über den Umfang eine nicht konstante Dicke aufweist, d. h. der Stator hat über die Länge eine nicht konstante und folglich eine variierende Wandstärke. Betrachtet man bei einem solchen Stator einen Längsschnitt in einem bestimmten Umfangsbereich, so weist der Stator in diesem Längsschnitt über die Länge eine nicht konstante und folglich (periodisch) variierende Dicke auf. Solche Statoren sind zu unterscheiden von Statoren mit über den Umfang und die Länge konstanter Wandstärke, die in der Praxis (z. B. als Equal-Wall-Stator) ebenfalls zum Einsatz kommen. Bei einem solchen Stator ist die Dicke auch in einem einzelnen Längsschnitt betrachtet über die Länge konstant. Die erfindungsgemäßen Materialvorhaltungen werden jedoch besonders bevorzugt bei einem Stator mit über den Umfang nicht konstanter Wandstärke eingesetzt, und zwar besonders bevorzugt in solchen (Umfangs-)Bereichen des Stators mit geringer Wandstärke. Dabei hat die Erfindung erkannt, dass die eingangs beschriebene Problematik des Ausweichens des Materials in Bereichen mit großer Wandstärke weniger kritisch ist als in Bereichen mit geringer Wandstärke, so dass besonders bevorzugt Materialvorhaltungen in Bereichen geringer Wandstärke vorgesehen sind. Die Dimensionierung der Materialvorhaltungen kann folglich in Abhängigkeit von der an dem jeweiligen Ort, insbesondere der jeweiligen Umfangsposition, vorgesehenen Wandstärke erfolgen.
Die Erfindung lässt sich grundsätzlich bei verschiedenen Stator- und Rotorgeometrien realisieren. So kommt die Erfindung bevorzugt bei einem Stator zum Einsatz, dessen Innenraum - in der Sollgeometrie - im Querschnitt die Form eines Langlochs aufweist, das von zwei Halbkreisen gebildet wird, die über entsprechende parallele Geraden miteinander verbunden sind. Bei einem solchen Stator ist die Wandstärke im Bereich der halbkreisförmigen Enden der
Ausnehmung geringer als im Bereich der Geraden, so dass die Materialvorhaltungen bevorzugt im Bereich der halbkreisförmigen Geometrie vorgesehen sind. Es kann zweckmäßig sein, die Materialvorhaltungen im Bereich der Halbkreise größer zu dimensionieren als im Bereich der Verbindungsgeraden. Diese Überlegung kann jedoch ggf. mit weiteren Überlegungen kombiniert werden, so dass z. B. in einem Bereich der halbkreisförmigen Geometrie dann trotzdem auf eine Materialvorhaltung verzichtet wird, wenn dieser Bereich mit einer Trennebene eines längsgeteilten Stators zusammenfällt. Im Übrigen wird bei der Gesamtauslegung dann auch die Konstruktion des Statormantels aus z. B. mehreren Mantelsegmenten und damit verbunden die eventuell vorhandenen Trennspalte zwischen den Mantelsegmenten berücksichtigt.
Grundsätzlich erfasst die Erfindung auch Statoren mit einer von der beschriebenen Langloch-Geometrie abweichenden Statorgeometrie. So kann z. B. ein langlochförmiger Querschnitt vorgesehen sein, bei dem die Enden nicht exakt halbkreisförmig, sondern ein über den Halbkreis hinausgehendes Maß aufweisen, so dass eine gleichsam knochenartige Struktur geschaffen wird (vgl. z. B. EP 0 381 413 A2). Außerdem können auch Geometrien zum Einsatz kommen, die vollständig von der Langlochform abweichen. Beispielhaft wird auf die DE 602 107 und die WO 2004/031584 A1 verwiesen.
Gegenstand der Erfindung ist nicht nur die beschriebene Exzenterschneckenpumpe, sondern insbesondere auch eine Rotor/Statorkombination, welche einen Stator einerseits und einen Rotor andererseits aufweist, wobei der Stator in der beschriebenen Weise mit Übermaßgeometrie hergestellt ist. Die Rotor/Statorkombination wird folglich auch selbständig unter Schutz gestellt.
Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Stator einer solchen Rotor/Statorkombination bzw. für eine solche Pumpe. Das heißt der Stator mit Übermaßgeometrie wird ebenfalls selbstständig unter Schutz gestellt, da ein solcher erfindungsgemäßer Stator ohne Modifizierung des Rotors und der übrigen Pumpenteile in der Praxis einsetzbar ist.
Der Stator lässt sich aus elastomerem Material z. B. durch Spritzgießen („injection moulding") oder Formpressen („compression moulding") herstellen. Bei dem elastischen Material kann es sich z. B. um einen Elastomer, z. B. einen Synthesekautschuk oder eine Kautschukmischung handeln. Es werden aber auch Verbundwerkstoffe aus einem Elastomer und einem anderen Material, z. B. Metall, umfasst.
Insgesamt erfolgt im Rahmen der Erfindung eine Geometrieoptimierung zur Erhöhung der druckbedingten Einsatzgrenze und Effizienzsteigerung durch die beschriebenen Elastomervorhaltungen. Besonders bevorzugt wird ein solcher Stator im Zusammenhang mit Exzenterschneckenpumpen eingesetzt, die einerseits einen verspannbaren Statormantel und andererseits einen längsgeteilten Stator aufweisen.
Die erfindungsgemäße Pumpe bzw. der erfindungsgemäße Stator lässt sich für einen hohen Betriebsdruck bzw. einen hohen Pumpeninnendruck auslegen. Durch die Materialvorhaltungen wird verhindert, dass eine druckbedingte Verformung zu einer Unterbrechung der Dichtlinie führt. Die Entstehung von Rückströmen wird vermieden oder zumindest deutlich reduziert, so dass eine solche Rückströmung auch nicht durch eine erhöhte Zustellung kompensiert werden muss. Damit können z. B. saugseitige Überklemmungen und damit verbundene Temperaturerhöhungen vermieden werden. Insgesamt lassen sich Exzenterschneckenpumpen mit hohem Differenzdruck betreiben. Außerdem
erfolgt eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades, da z. B. die Klemmung auf der Saugseite durch die Elastomervorhaltungen reduziert werden kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe, einen vereinfachten Querschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 , die Leergeometrie des Statorinnenraums mit erfindungsgemäßen Materialvorhaltungen, den Gegenstand nach Fig. 3a in einer abgewandelten Ausführungsform und einen schematisch vereinfachten Querschnitt durch einen Stator mit einer erfindungsgemäßen Materialvorhaltung.
In den Figuren ist eine Exzenterschneckenpumpe dargestellt, welche in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Stator 1 aus einem elastischen bzw. elastomeren Material und einem in dem Stator 1 rotierenden, schraubenförmigen Rotor 2 aufweist, wobei der Stator 1 von einem Statormantel 3 umgeben ist. Ferner weist die Pumpe ein Pumpengehäuse 4 auf, das (je nach Betriebsrichtung) als Sauggehäuse bezeichnet wird. Außerdem weist die Pumpe einen Anschlussstutzen 5 auf, welcher auch als Druckstutzen bezeichnet wird. Nicht dargestellt ist ein ebenfalls vorgesehener Antrieb, wobei der Antrieb über eine
lediglich angedeutete Kuppelstange 6 auf den Rotor 2 arbeitet. Die Kuppelstange 6 ist über Kupplungsgelenke einerseits an den Rotor 2 und andererseits an eine nicht dargestellte Antriebswelle angeschlossen, wobei von den Kupplungsgelenken lediglich das rotorseitige Gelenk 7 dargestellt ist.
Der Stator 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als längsgeteilter Stator ausgebildet, so dass er aus zwei Stator-Teilschalen 1 a, 1 b besteht, welche im Ausführungsbeispiel als Halbschalen ausgebildet sind, die jeweils einen Winkel von 180° überdecken. Längsgeteilt meint entlang der Statorlängs- achse L bzw. parallel zu dieser. Der Trennschnitt zwischen den Teilschalen verläuft folglich entlang bzw. parallel zu der Längsachse L.
Diese längsgeteilte Ausgestaltung des elastomeren Stators 1 ermöglicht es, den Stator 1 bei montiertem Sauggehäuse 4, Druckstutzen 5 und Rotor 2 zu demontieren und zu montieren.
Der Statormantel 3 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als längsgeteilter Mantel ausgebildet und er weist mehrere Mantelsegmente 8 auf. Dabei kann es sich um zwei, drei, vier oder auch mehr Mantelsegmente 8 handeln. In den Figuren ist eine Ausführungsform mit vier Mantelsegmenten 8 dargestellt. Dieser Statormantel 3 mit seinen Mantelsegmenten 8 bildet eine Statorspannvorrichtung bzw. Statoreinstellvorrichtung, mit welcher sich einerseits der längsgeteilte Stator 1 fixieren und abdichten lässt und andererseits eine gewünschte Spannung bzw. Vorspannung des Stators 1 eingestellt werden kann. Diese Einstellung kann mit aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen erfolgen. Dazu wird z. B. auf die DE 10 2008 021 920 A1 und die DE 10 2014 1 12 550 A1 verwiesen.
Der Stator 1 bzw. dessen Stator-Teilschalen 1 a, 1 b weisen außenseitig vorkragende Statorstege 9 auf, welche sich über die gesamte Statorlänge oder jedenfalls nahezu die gesamte Statorlänge erstrecken und welche z. B. außenseitig an den Stator 1 angeformt, z. B. anvulkanisiert sein können. Diese Statorstege 9 greifen im montierten Zustand in Trennspalte 10 bzw. Zwischenräume zwischen den einzelnen Mantelsegmenten 8, so dass sie zwischen zwei benachbarten Mantelsegmenten 8 festgeklemmt werden und damit eine Verdrehsicherung bilden und die Drehmomente während des Betriebes aufnehmen.
Der Stator 1 weist einen schraubenförmigen Innenraum 1 1 auf, in dem der Rotor 2 rotiert. Der Rotor 2 ist ebenfalls schraubenförmig ausgebildet, wobei der Rotor 2 eine geringere Gangzahl als der Stator 1 bzw. als der Innenraum 1 1 des Stators 1 aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 2 eingängig und der Stator 1 bzw. dessen Innenraum 1 1 zweigängig ausgebildet.
Der Rotor 2 liegt im Betrieb über eine oder mehrere ununterbrochene Dichtlinien an der Innenfläche des Stators 1 an, wobei diese Dichtlinien Förderräume voneinander trennen, die sich im Zuge der Rotation des Rotors von der Saugseite S zur Druckseite D hin (kontinuierlich) bewegen.
Der Stator 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Sollgeometrie auf, die im verspannten Betriebszustand über die Länge einen konstanten Querschnitt aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Querschnitt an jeder Stelle des Stators langlochförmig ausgebildet, wobei ein solches Langloch 12a, b sich aus zwei Halbkreisen 12a und zwei Verbindungsgeraden 12b zusammensetzt.
Im Stand der Technik wird ein solcher Stator mit der entsprechenden Sollgeometrie hergestellt, d. h. der Stator weist im unbelasteten Zustand bereits die Sollgeometrie auf. Erfindungsgemäß wird nun ein Stator 1 zur Verfügung gestellt, der im ungespannten, drucklosen Zustand eine von der Sollgeometrie abweichende Übermaßgeometrie mit einer oder mehreren Übermaßbereichen 13 aufweist, die als Materialvorhaltungen 13 über die Sollgeometrie SG hinaus in Richtung zum Rotor hin und folglich in Richtung zum Innenraum hin ausgebildet sind und die sich jeweils lediglich über einen begrenzten Längenbereich erstrecken. Diese Übermaßbereiche, die als Materialvorhaltungen 13 während des Betriebes unter Druck dienen, sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Die Materialvorhaltungen/Übermaßbereiche 13 sind dabei so dimensioniert, dass sich im verspannten Betriebszustand bei vorgegebenem Betriebsdruck die Istgeometrie an die Sollgeometrie SG annähert oder besonders bevorzugt die Sollgeometrie eingestellt wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat folglich den Vorteil, dass die Sollgeometrie SG, die für einen optimalen Betrieb ausgelegt ist, nicht im unmontierten Zustand, sondern erst im montierten und verspannten Zustand unter Druck eingestellt ist. Dieses gelingt durch die Materialvorhaltungen 13, die in besonders kritischen Bereichen des Stators 1 angeordnet sind. So können Materialvorhaltungen 13 insbesondere in Bereichen des Stators angeordnet sein, welcher einen oder mehrere Trennspalten 10 zwischen zwei Mantelsegmenten 8 zugeordnet sind, so dass ein Ausweichen des elastomeren Materials in diesem Bereich durch die Materialvorhaltung kompensiert werden kann.
Dabei handelt es sich stets um lediglich lokale Materialvorhaltungen 13, die sich nicht über die gesamte Länge des Stators erstrecken, sondern lediglich über lokal begrenzte Längenbereiche. Dabei ist in den Figuren erkennbar, dass der
Stator 1 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über die Länge eine nicht konstante Wandstärke W1 , W2 aufweist. Solche Statoren 1 mit nicht konstanter Wandstärke sind aus dem Stand der Technik bekannt, sie werden in der Praxis vielfältig eingesetzt. Besonders bevorzugt sind die Materialvorhaltungen 13 bei einem solchen Stator im Bereich geringer Wandstärken W1 vorgesehen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass Materialvorhaltungen im Bereich geringer Wandstärken W1 größer dimensioniert sind als in Bereichen mit größerer Wandstärke W2. Eine beispielhafte Ausgestaltung ist in Fig. 3a dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Materialvorhaltungen 13a in Abhängigkeit von der Orientierung der Statorgeometrie bzw. des Langlochs vorgesehen sind, wobei sich die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration bevorzugt auf den in Fig. 2 dargestellten geteilten Statormantel bezieht. So ist z. B. für die Position„90°" in Fig. 3 erkennbar, dass die Materialvorhaltungen 13 besonders in den Bereichen stark ausgeprägt sind, welche den beiden oben und unten liegenden Trennspalten des Statormantels zugeordnet sind, wobei der Statormantel und die Trennspalte in Fig. 3a selbst nicht dargestellt sind. Es handelt sich dabei auch um die Bereiche, in denen der Stator eine besonders geringe Wandstärke aufweist. Die Ausprägung der Materialvorhaltung 13 variiert in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Langlochs unter Berücksichtigung der beschriebenen Vorgaben. Grundsätzlich wäre es unter Berücksichtigung der in Fig. 2 dargestellten Geometrie denkbar, auch in der 0°-Position oder der 180°-Position im Bereich der Halbkreise und folglich rechts und links des Langloches Materialvorhaltungen vorzusehen. Bei der konkreten Ausführungsform wird in diesen Bereichen trotz der hier bestehenden Trennspalte des Statormantels auf solche Materialvorhaltungen verzichtet, da in diesen Bereichen auch die Trennebenen zwischen den Statorhalbschalen selbst vorgesehen sind, die im Übrigen in Fig. 3b angedeutet sind.
Im Übrigen ist in Fig. 3b dargestellt, dass mehrere Materialvorhaltungen 13 in unterschiedlichen Längenbereichen des Stators vorgesehen sind, die jedoch optional unterschiedlich dimensioniert sind. So ist erkennbar, dass die Materialvorhaltungen 13 im Bereich der Saugseite S geringer dimensioniert sind als im Bereich der Druckseite D. Die Stärke der Materialvorhaltungen 13 kann folglich von der Druckseite D zur Saugseite S abnehmen bzw. von der Saugseite S zur Druckseite D zunehmen.

Claims

Patentansprüche:
1. Exzenterschneckenpumpe mit zumindest
- einem Stator (1) aus elastischem Material, der einen schraubenförmigen Innenraum (11) definiert,
- einem den Stator (1 ) umgebenden Statormantel (3),
- einem exzentrisch in dem Stator rotierenden, schraubenförmigen Rotor (2), wobei der Innenraum des Stators (1) eine Sollgeometrie für den Betrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) im drucklosen Zustand eine von der Sollgeometrie abweichende Übermaßgeometrie mit einer oder mehreren Übermaßbereichen aufweist, die als Materialvorhaltungen (13) über die Sollgeometrie (SG) hinaus in Richtung zum Rotor (2) hin ausgebildet sind und sich jeweils über einen begrenzten Längenbereich erstrecken.
2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermaßbereiche so dimensioniert sind, dass sich im Betriebszustand bei vorgegebenem Betriebsdruck die Istgeometrie an die Sollgeometrie annähert, bevorzugt die Sollgeometrie (SG) eingestellt wird.
3. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Stators (1) einen über die Länge konstanten
Querschnitt oder einen über die Länge kontinuierlich zu- oder abnehmenden Querschnitt aufweist.
4. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Statormantel (3) gegen den Stator (1 ) verspannbar ist, vorzugsweise in radialer Richtung verspannbar ist.
5. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Statormantel (3) als längsgeteilter Mantel aus mehreren in radialer Richtung verspannbaren Mantelsegmenten (8) besteht, zwischen denen über die Mantellänge verlaufende Trennspalte (10) gebildet sind, in welche bevorzugt Statorstege (9) eingreifen, die außenseitig an den Stator (1 ) angeschlossen, z. B. angeformt sind.
6. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermaßbereiche in einem oder mehreren Bereichen der Trennspalte (10), vorzugsweise den den Statorstegen (9) zugeordneten Bereichen des Stators (1 ) bzw. der Statorinnenfläche angeordnet sind.
7. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) als längsgeteilter Stator aus mehreren Statorsegmenten (1 a, 1 b), z. B. Halbschalen, besteht.
8. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialvorhaltungen im Bereich der Saugseite (S) geringer als im Bereich der Druckseite (D) dimensioniert sind.
9. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) über den Umfang eine nicht konstante
Wandstärke aufweist, wobei die Materialvorhaltungen (13) im Bereich geringer Wandstärke (W1 ) vorgesehen sind oder wobei die Materialvorhaltungen im Bereich geringer Wandstärke (W1 ) stärker ausgebildet sind als im Bereich größerer Wandstärke (W2).
10. Rotor/Stator-Kombination für eine Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bestehend aus einem Rotor (2) und einem Stator (1 ), wobei der Stator (1 ) im drucklosen Zustand eine von der Sollgeometrie abweichende Übermaßgeometrie mit einer oder mehreren Übermaßbereichen aufweist, die als Materialvorhaltungen über die Sollgeometrie hinaus in Richtung des Statorinnenraums ausgebildet sind und sich jeweils lediglich über einen begrenzten Längenbereich erstrecken.
1 1 . Stator für eine Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) eine von der Sollgeometrie (SG) abweichende Übermaßgeometrie mit einer oder mehreren Übermaßbereichen aufweist, die als Materialvorhaltungen (13) über die Sollgeometrie (SG) in Richtung zu dem Innenraum hin ausgebildet sind und sich jeweils lediglich über einen begrenzten Längenbereich erstrecken.
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