DE10257859C5

DE10257859C5 - Schraubenspindelpumpe

Info

Publication number: DE10257859C5
Application number: DE10257859A
Authority: DE
Inventors: Klaus Renzelmann; Weshen Christov
Original assignee: Joh Heinr Bornemann GmbH
Current assignee: ITT Bornemann GmbH
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: DE50309747D1; EP1570180B1; ATE393883T1; AU2003302806A1; EP1570180A1; DE10257859B4; WO2004053333A1; DE10257859A1

Abstract

Zweispindelige Schraubenspindelpumpe in einflutiger Bauweise für scherempfindliche Förderprodukte, mit – Außenlagerung (4) der beiden Schraubenspindeln (1, 2), einem zumindest die beiden Schraubenspindeln (1, 2) umschließenden und hierdurch die für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern (11) bildenden Pumpengehäuse (3), – einem einlassseitigen, in einen Saugraum (5) führenden Anschluss (6) für das anzusaugende Fördermedium (Pfeil 7), und – einem auslassseitigen, mit einem Druckraum (8) in Verbindung stehenden Anschluss (9) für eine Druckförderleitung für das abzuführende Fördermedium (Pfeil 10), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlüsse (6, 9) Teil eines auswechselbaren Einlass- bzw. Auslass-Anschlussgehäuse-moduls (13 bzw. 14) sind, die unter Bildung jeweils einer Trennfuge (15, 16) an ein Fördergehäusemodul (12) angeflanscht sind, das mit seiner inneren Mantelfläche (12a) die Förderkammern (11) außen begrenzt, wobei die Trennfugen (15, 16) zwischen dem Fördergehäusemodul (12) und den Anschlussmodulen (13, 14) senkrecht zu den Spindelachsen (17, 18) durch den Saugraum(5)- und Druckraum(8)-Querschnitt hindurch verlaufen....

Description

Die Erfindung betrifft eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe in einflutiger Bauweise, mit einer Außenlagerung der beiden Schraubenspindeln, einem zumindest die beiden Schraubenspindeln umschließenden und hierdurch die für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern bildenden Pumpengehäuse, einem einlassseitigen, in einen Saugraum führenden Anschluss für das anzusaugende Fördermedium, und einem auslassseitigen, mit einem Druckraum in Verbindung stehenden Anschluss für eine Druckförderleitung für das abzuführende Fördermedium.
Stand der Technik
Eine vorbekannte Ausführungsform dieser Bauart ist in 1 als Stand der Technik dargestellt. Diese Bauweise erfreut sich aufgrund ihrer selbstansaugenden und scherarmen Fördercharakteristik zunehmender Beliebtheit in Förderprozessen mit wertvollen und/oder scherempfindlichen Förderprodukten wie Lebensmitteln oder Chemikalien. Im Gegensatz zu der weit verbreiteten zweiflutigen Bauweise ermöglicht die einflutige Bauweise ein schnelles, einfaches und vollständiges Öffnen des Produktraumes der Pumpe zu Reinigungs- und Desinfektionszwecken. Dabei wird der Produktraum im Wesentlichen vom Pumpengehäuse gebildet, dem verschiedene Aufgaben zukommen:

– Umschließen der Schraubenspindeln zur Bildung der für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern;
– Bereitstellung von ein- und auslassseitigen Anschlüssen zur Einbindung der Pumpe in eine Förderanlage;
– bestimmungsgemäßes Aufnehmen des Förderproduktes.

Diese Pumpengehäuse für Schraubenspindelpumpen der verschiedenen Bauarten werden üblicherweise als einteilige Metallgussteile hergestellt. Dies ist für die Förderung von Mineralölprodukten völlig ausreichend, erweist sich jedoch zur Förderung von Lebensmitteln oder Chemikalien als problematisch, da Oberfläche und Struktur von Metallgussteilen in der Regel so große Fehlstellen und Unreinheiten aufweisen, dass entweder das Förderprodukt selbst oder aber der Reinigungs- oder Sterilisierungsprozess gefährdet werden.
Aus der DE 715860 ist eine Schraubenpumpe mit zwei ineinandergreifenden Förderschrauben bekannt, deren einseitig gelagerte Wellen durch Zahntriebe miteinander verbunden sind. Die Zahntriebe mit den Lagerungen für die Schraubenwellen sind in einem geschlossenen Gehäuseteil untergebracht, wobei die aus dem Gehäuseteil hervorstehenden Förderschrauben einer leicht abnehmbaren, sie umschließenden, einstückigen Gehäusekappe angeordnet sind.
Eine andere Schraubenpumpenkonstruktion ist in der EP 0 750 1 17 B1 mit einer dreispindeligen Schraubenpumpe mit Innenlagerung beschrieben. Diese Schraubenpumpe ist für die Förderung von Hydraulikflüssigkeit bei einem möglichst gleichbleibenden Pumpendruck vorgesehen, wobei die Spindeln untereinander und zum Gehäuse hin berührend laufen. Für die Förderung von Lebensmitteln oder scherempfindlichen Medien ist eine solche Pumpe nicht geeignet.
Es sind zwar verschiedene Polierverfahren üblich, aber das Ergebnis derartiger Bearbeitungsmethoden ist aufgrund der komplexen Gehäusekonfiguration nur schlecht prüf- und dokumentierbar. Damit erweisen sich Polierverfahren an herkömmlichen Metallgussgehäusen insgesamt als zweifelhaft.
Durch das Herstellverfahren weisen herkömmliche Metallgussgehäuse eine einheitliche Materialstruktur auf, die nur einen verhältnismäßig schlechten Kompromiss zur Erfüllung der oben genannten, dem Pumpengehäuse zukommenden Hauptaufgaben darstellen. Als besonderer Schwachpunkt hat sich dabei der Gehäusebereich herausgestellt, der die Schraubenspindeln umschließt, da die übliche Materialstruktur eines Metallgussgehäuses nur eine sehr geringe Verschleißfestigkeit aufweist. Ein Vergütungs- oder Härtegefüge oder aber eine lokale Verschleißschutzbeschichtung sind bei Förderung von nicht schmierenden oder gar abrasiven Medien zwar wünschenswert, jedoch für einteilige Metallgussgehäuse nur schwer realisierbar.
Bei der Einbindung einer Schraubenspindelpumpe in branchenspezifische Förderanlagen (z. B. in der Lebensmittel- oder Chemiebranche) sind unterschiedliche Anschlussstutzenformen üblich, die zudem noch regional (z. B. durch lokale Vorschriften) variieren. Dabei sind zwanzig unterschiedliche Anschlussstutzen für einen Pumpentyp je nach Branche und regionaler Verwendung keine Seltenheit. Bei einteiligen Metallgussgehäusen steigen dadurch die Bevorratungskosten aufgrund der Variantenvielfalt enorm.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die eingangs beschriebene zweispindelige Schraubenspindelpumpe eine kostengünstigere Bauform zu entwickeln, die zudem prüf- und dokumentierbare Reinigungs- oder Sterilisierungsprozesse sowie eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Pumpengehäuses in dem die Schraubenspindeln umschließenden Bereich ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schraubenspindelpumpe gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein dreiteiliges Pumpengehäuse vorgesehen, das die besten Voraussetzungen zur Behebung der vorstehend genannten Probleme und somit zur Lösung der genannten Aufgabe schafft.
Werkstoffe, Herstellverfahren und Oberflächengestaltungen können unter Berücksichtigung der spezifischen Prozessanforderungen ausgewählt werden. Dabei bieten sich für das Fördergehäusemodul Metall-, Feinguss-, Schmiede- oder auch Formteile aus massiver Industriekeramik an. Das Fördergehäusemodul kann somit aus einem massiven Metallrohling mit anschließender Zerspanung bestehen oder aber als Schweißteil aus handelsüblichen Halbzeugen, wie Rohrabschnitten und Platten zusammengeschweißt und abschließend mechanisch bearbeitet werden. Dadurch kann der die Förderschrauben umschließende Gehäusebereich optimal auf die Anforderungen aus dem Förderprozess angepasst werden. So kann die innere Mantelfläche dieses Gehäusebereichs mit geeigneten Methoden poliert und die Oberflächenqualität ordnungsgemäß geprüft werden. Zuverlässig realisierbar sind optimierte Verschleißschutzschichten z. B. durch Gefügeveränderungen, Diffusionsverfahren, auftragende Verschleißschutzschichten oder Einsätze aus massiver Industriekeramik.
Für die Einlass- und Auslass-Anschlussgehäusemodule bieten sich Metall-Feinguss oder Blech-Umformteile an, da hiermit sowohl die Oberflächenanforderungen im Förderprozess als auch die Festigkeitsanforderungen durch Krafteinleitung über Rohrleitungen in der Förderanlage erfüllt werden können.
Etwaige, an den Anschlussmodulen zur Einbindung der Schraubenspindelpumpe in eine Förderanlage vorgesehene Anschlussstutzen können entweder im Urformverfahren (Feinguss) direkt angegossen werden oder durch ein geeignetes Verfahren nachträglich angeschweißt werden. Hierfür ist es zweckmäßig, wenn im Einlass- und/oder Auslass-Anschlussgehäusemodul eine geeignete Vorbereitung zum nachträglichen Anschweißen eines Anschlussstutzens implementiert ist.
Ausführungsbeispiel
In der Zeichnung sind eine vorbekannte, zum Stand der Technik gehörende Konstruktion sowie eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen
1 im Längsschnitt eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe gemäß dem Stand der Technik und
2 in einer Darstellung gemäß 1 eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe gemäß der Erfindung.
Sowohl bei der vorbekannten Ausführungsform gemäß 1 als auch bei der erfindungsgemäßen Konstruktion gemäß 2 handelt es sich jeweils um eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe mit Außenlagerung in einflutiger Bauweise.
Vorgesehen sind zwei parallelachsig angeordnete, miteinander im Eingriff stehende Schraubenspindeln 1, 2, die von einem Pumpengehäuse 3 umschlossen und in einer an dieses Pumpengehäuse 3 angeflanschten Außenlagerung 4 gelagert sind. Das Pumpengehäuse 3 weist einen einlassseitigen, in einen Saugraum 5 führenden Anschluss 6 auf für das anzusaugende, durch einen Pfeil 7 symbolisierte Fördermedium und weist ferner einen auslassseitigen mit einem Druckraum 8 in Verbindung stehenden Anschluss 9 auf für eine Druckförderleitung für das abzuführende, durch einen Pfeil 10 symbolisierte Fördermedium. Durch das die beiden Schraubenspindeln 1, 2 umschließende Pumpengehäuse 3 werden für den Pumpprozess erforderliche Förderkammern 11 gebildet, die bei Rotation der Schraubenspindeln 1, 2 das angesaugte Fördermedium vom Saugraum 5 in den Druckraum 8 fördert. Da es für das Fördermedium nur diese eine Strömungsrichtung gibt, spricht man von einer einflutigen Bauweise.
In der eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigenden 2 sind die mit 1 übereinstimmenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es handelt sich also ebenfalls um eine zweispindelige Schraubenspindelpumpe mit Außenlagerung in einflutiger Bauweise; unterschiedlich gestaltet ist jedoch das Pumpengehäuse 3, das dreiteilig ausgebildet ist. Derjenige Teil des Pumpengehäuses, der die Schraubenspindeln 1, 2 unmittelbar umschließt und hierdurch die für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern 11 bildet und diese mit seiner inneren Mantelfläche 12a radial außen begrenzt, ist als Fördergehäusemodul 12 ausgebildet, an dessen eine (in 2 linke) Stirnseite ein auswechselbares Einlass-Anschlussgehäusemodul 13 und an dessen andere (in 2 rechte) Stirnseite ein auswechselbares Auslass-Anschlussgehäusemodul 14 angeflanscht sind. Die an jeder der beiden Stirnseiten des Fördergehäusemoduls 12 mit einem Anschlussmodul 13 bzw. 14 gebildeten Trennfugen 15, 16 verlaufen jeweils senkrecht zu den Spindelachsen 17, 18 durch den Saugraum 5- bzw. Druckraum 8-Querschnitt hindurch. Hierdurch ist die Möglichkeit geschaffen, bei abgenommenen Anschlussmodulen 12, 13 die innere Mantelfläche 12a des Fördergehäusemoduls 12 von beiden Stirnseiten her mit axial eingeführten Werkzeugen zu bearbeiten und dann beispielsweise mit einer Verschleißschutzschicht zu versehen.
Jedes der beiden Anschlussmodule 13, 14 ist mit einem Anschlussstutzen 19, 20 versehen, die zur Einbindung der Schraubenspindelpumpe in eine nicht näher dargestellte Förderanlage dienen und entweder im Urformverfahren (Feinguss) direkt angegossen oder aber durch ein geeignetes Verfahren nachträglich angeschweißt werden.

Claims

Zweispindelige Schraubenspindelpumpe in einflutiger Bauweise für scherempfindliche Förderprodukte, mit – Außenlagerung (4) der beiden Schraubenspindeln (1, 2), einem zumindest die beiden Schraubenspindeln (1, 2) umschließenden und hierdurch die für den Pumpprozess erforderlichen Förderkammern (11) bildenden Pumpengehäuse (3), – einem einlassseitigen, in einen Saugraum (5) führenden Anschluss (6) für das anzusaugende Fördermedium (Pfeil 7), und – einem auslassseitigen, mit einem Druckraum (8) in Verbindung stehenden Anschluss (9) für eine Druckförderleitung für das abzuführende Fördermedium (Pfeil 10), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlüsse (6, 9) Teil eines auswechselbaren Einlass- bzw. Auslass-Anschlussgehäuse-moduls (13 bzw. 14) sind, die unter Bildung jeweils einer Trennfuge (15, 16) an ein Fördergehäusemodul (12) angeflanscht sind, das mit seiner inneren Mantelfläche (12a) die Förderkammern (11) außen begrenzt, wobei die Trennfugen (15, 16) zwischen dem Fördergehäusemodul (12) und den Anschlussmodulen (13, 14) senkrecht zu den Spindelachsen (17, 18) durch den Saugraum(5)- und Druckraum(8)-Querschnitt hindurch verlaufen.
Zweispindelige Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (12a) des Fördergehäusemoduls (12) mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.
Zweispindelige Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmodul (13, 14) einen angeschweißten Anschlussstutzen (19, 20) aufweist.