DE20304292U1

DE20304292U1 - Exzenterschneckenpumpe

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Publication number: DE20304292U1
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Authority: DE
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Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2013-03-13
Also published as: CN1791750A; DE112004000856D2; ATE332443T1; ES2268641T3; WO2004081385A1; EP1601875A1; WO2004081385A8; EP1601875B1; CN100429402C; DE502004000924D1

Description

Anke Stegner

01588 Großenhain

Matthias Stegner
01588 Großenhain

Peter Rösner

01558 Großenhain

Beschreibung Exzenterschneckenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, die einen Stator und einen Rotor aufweist, zwischen denen das Fördergut beim Drehen des Rotors im Stator von einem saugseitigen Eingangsbereich zu einem druckseitigen Austragsbereich verschoben wird, wobei sich im druckseitigen Austragsbereich ein Druck-Volumenbereich und ein Saug-Volumenbereich zwischen dem Stator und dem Rotor rotordrehungsbedingt sich ändernd und wechselnd gegenüberliegen.

Derartige bekannte Exzenterschneckenpumpen enthalten einen als Schnecke ausgebildeten Rotor, der die Form einer Rundgewindeschraube mit hoher Steigung und großer Gewindetiefe hat, und einen Stator, der eine gewindeartige Innenstruktur aufweist und somit die Form eines Schneckenmantels hat. Dabei bildet der Stator durch seine gewindeartige Innenstruktur von der Saugseite aus zur Druckseite gerichtet axial nacheinander ausgebildete Hohlräume aus, in denen sich der Rotor dreht. Teile der Innenfläche des Stators und Teile der Außenfläche des Rotors berühren sich während der Drehung des Rotors, wobei zwischen der Statorinnenfläche und der Rotoraußenfläche Förderkammern und zugehörige Abdichtungsbereiche vorhanden sind, wobei das Fördergut in den Förderkammern beim Drehen des Rotors in den Hohlräumen des Stators von der Saugseite zur Druckseite entlang einer Förderstrecke verschoben wird.

Eine solche Exzenterschneckenpumpe ist aus der Druckschrift EP 0 713 974 bekannt, bei der durch das Drehen des Rotors in den Hohlräumen des Stators eine kontinuierliche Förderung von abrasivem Fördergut möglich ist. Der Stator ist dabei aus elastischem Material und liegt mit einer Vorspannung am Rotor an, wodurch am laufenden Kammerende stets eine Abdichtung entsteht. Das aus dem druckseitigen Austragshohlraum herausgepresste Fördergut drückt bedingt durch das im weiterführenden Druckrohr vorhandene Fördergut als gegensätzlicher Außendruck auf das rückwärtige nachgeschobene Fördergut. Der Förderprozess baut somit einen Innendruck, insbesondere gegen die Abdichtungsbereiche auf.
Je höher der aufgebaute Außendruck im Druckrohr ist, um so größer muss die Vorspannung zwischen dem Rotor und dem Stator sein, um ein sicheres Abdichten zu gewährleisten.

Ein Problem besteht darin, dass der Rotor und der Stator insbesondere während der Förderung des Förderguts einem Verschleiß unterliegen. Im Wesentlichen tritt der Verschleiß an den als Abdichtungen der Hohlräume ausgebildeten Ganghöhen des Stators von der Seite des druckseitigen Austragsbereichs ausgehend in Richtung zum saugseitigen Eingangsbereich auf. Die Verschleißzunahme bedingt die Abnahme der Förderleistung der Exzenterschneckenpumpe.

Der elastische Stator liegt mit einer Vorspannung am Rotor an, wobei es durch das Fördergut zu einem hohen Verschleiß zwischen Stator und Rotor kommen kann, der mit zunehmendem Druck äquivalent steigt. Der Verschleiß wandert progressiv von der Druck- zur Saugseite und hebt die ursprünglichen Abdichtungsbereiche auf. Wenn der Innendruck den Außendruck nicht mehr überwinden kann, erfolgt schließlich ein Abbruch des Förderprozesses .

Der druckorientierte Transport des Fördergutes in den Förderkammern ist demzufolge in hohem Maße abhängig von der Beherrschung der Abdichtung in den Abdichtungsbereichen zwischen Rotor und Stator. Um die Probleme des störenden Verschleisses in den Abdichtungsbereichen zwischen der Rotoraußenfläche und der Statorinnenfläche über eine längere Betriebszeit zu beherrsehen, sind Exzenterschneckenpumpen mit nachspannbaren Statoren bekannt, bei denen statorintegrierte Spannleisten vorgesehen sind bzw. an denen umschließbare Spanneinrichtungen manuell eingesetzt werden können. Mit den Spanneinrichtungen können bei erkennbarem Verschleiß an den inneren Abdichtungsbereichen im Detail bzw. je nach Bedarf im Ganzen radiale Kompressionen des Stators und damit eine Annäherung der Statorinnenfläche an die Rotoraußenfläche vorgenommen werden, wobei

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die Annäherung zu einer Herstellung der ursprünglichen Abdichtung in den Abdichtungsbereichen führen soll.

Es sind des Weiteren in der Druckschrift DE 33 04 751 C2 Exzenterschneckenpumpen mit nicht nachspannbaren Statoren beschrieben, bei denen entweder der Stator konisch von der Saugseite zur Druckseite bei radial gleichartig dimensioniertem Rotor verengt oder der Rotor von der Saugseite zur Druckseite gerichtet einen zunehmenden Windungsquerschnitt bei durchweg gleichdimensioniertem Stator aufweist.

Ein Problem besteht darin, dass die Produktion und die Qualitätsüberwachung bei beiden Möglichkeiten und auch bei einer Kombination beider Möglichkeiten der Abdichtungskonstanthaltung mit einem hohen Material-, Überwachungs- und damit Personalaufwand verbunden sind.

Es ist auch eine Exzenterschneckenpumpe aus der Druckschrift DE 202 15 849.7 bekannt, bei der am druckseitigen Austragsbereich eine das Fördergut passieren lassende Rückschlagventileinrichtung vorhanden ist, zu der eine an der endseitigen Fläche des Stators starr befestigte Verschlussscheibe gehört. Der Rotor dreht sich mit seiner Stirnfläche an der Verschlussscheibe, wodurch eine Abdichtung der wechselnden Druck- und Saug-Volumenbereiche erreicht werden soll. Die statorbefestigte Verschlussscheibe weist für den Austrag des Fördergutes zwei stationäre Durchgangsöffnungen auf, denen jeweils ein Rückschlagventil zugeordnet ist. Die beiden ventilbeschlagenen Durchgangsöffnungen sind den vom Austragsbereich des Rotors belegten Druck-Volumenbereich und Saug-Volumenbereich zugeordnet und werden geöffnet, wenn der Innendruck in den jeweiligen Volumenbereichen zwischen dem Stator und dem Rotor größer als

der am Ventil anliegende Außendruck im Fördergut weiterleitenden Druckrohr ist.

Ein Problem besteht darin, dass die Ausbildung der statorbefestigten Verschlussscheibe mit den Ventilen zusätzlicher Bauelemente bedarf. Die Ventile müssen nach Anwendungen der Exzenterschneckenpumpe zumindest gereinigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschnekkenpumpe anzugeben, die im Bereich des Austrage in montageeinfacher und wartungsverbesserter Weise ausgebildet ist. Gleichzeitig soll der Verschleiß in den Abdichtungsbereichen von Stator und Rotor, insbesondere im Druckbereich des druckseitigen Austragshohlraums wesentlich verlangsamt bzw. weitgehend verringert werden. Dabei sollen auch die schon kurzen Längen des Stators und des Rotors bzw. der Förderstrecke weiter verkürzt werden und die ursprüngliche Förderleistung über längere Zeitdauer weitgehend erhalten bleiben.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In der Exzenterschneckenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 ist ein den druckseitigen Austragsbereich abschließendes, an der Stirnfläche des Rotors befestigtes, sich mit dem Rotor drehendes Rotorkopfteil vorgesehen, das mindestens eine kopfteildurchgängige Ausnehmung aufweist, die in Bezug zur halternden Rotorstirnfläche derart in das Rotorkopfteil eingebracht ist, dass die sich mit dem Rotor in Förderrichtung konform drehende Ausnehmung den Druck-Volumenbereich begleitend öffnet und dass ein ausnehmungsfreier Rotorkopfteilbereich während der Öffnungsdauer des Druck-Volumenbereiches den gegenüberliegenden Saug-Volumenbereich abdichtend verschlossen hält.

Die Befestigung des Rotorkopfteils ist an der Rotorstirnfläche durch Verschraubung, Verschweißung od.dgl. mit der Rotorkopfteilrückflache herbeigeführt.
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Das Rotorkopfteil kann dabei an der Rotorstirnfläche derart befestigt sein, dass die Mittelachse des Rotorkopfteils mit dem Mittelpunkt der Rotorstirnfläche übereinstimmen kann. Dann stellt die Bewegung der Mittelpunktachse eine zentrische geradlinige Elongation dar, bei keiner Übereinstimmung kann eine exzentrische Kurvenbahn durchlaufen werden.

Die durchgängige Ausnehmung ist unmittelbar seitlich an der Stirnfläche des Rotors in dem Rotorkopfteil eingebracht, wobei der Ausnehmungsquerschnitt dimensionierungskonform mit dem Druckaufbau innerhalb des Druck-Volumenbereiches und dem Austrag des Fördergutes durch den sich drehenden Rotor vorgegeben ist.

Das Rotorkopfteil kann vorzugsweise eine Rotorlochscheibe mit kreisförmigen Flächen sein. Die zugehörige durchgängige Ausnehmung kann vorzugsweise ein im draufsichtigen Querschnitt weitgehend bohnenförmiges Langloch darstellen.
Das Rotorkopfteil ist dabei derart an der Rotorstirnfläche angebracht, dass das Loch vom Rand der halternden Rotorstirnfläche in radialer Richtung ausgehend mit seinem wirksamen Öffnungsquerschnitt rotorkonform mit der Druckerzeugung innerhalb des Druck-Volumenbereiches mit dem Lochanfangsbereich in den Druck-Volumenbereich eintritt und später mit dem Lochendebereich aus dem Druck-Volumenbereich wieder austritt.

Die durchgängige Ausnehmung des Rotorkopfteils kann wahlweise auch als eine vom Rand der halternden Rotorstirnfläche ausgehende, radial gerichtete sektorabschnittsförmige Durchgangsöffnung oder sektorartige Aussparung ausgebildet sein, die wie bei der Langlochausbildung mit ihrem jeweils wirksamen Öffnungsquerschnitt rotorkonform mit der Druckerzeugung innerhalb des Druck-Volumenbereiches durch den Rotor in den Druck-Volumenbereich eintritt und nach Überstreichung des Druck-Volumenbereiches aus dem Druck-Volumenbereich wieder austritt.

Das Rotorkopfteil weist zur Druckminderung auf die Abdichtungsbereiche innerhalb des Stators derartige Umfangs-Dimensionierungen auf, dass das Rotorkopfteil mit seinem restlichen ausnehmungsfreien Rotorkopfteilbereich den jeweils bei der Drehung entstehenden Saug-Volumenbereich im Bereich der Statoröffnung verschlossen hält.

Der Rotor kann als Schnecke in Form einer Rundgewindeschraube mit hoher Steigung und großer Gewindetiefe ausgebildet sein, wobei der Stator einen Schneckenmantel darstellt und axial nacheinander ausgebildete Hohlräume - zumindest einen saugseitigen Eintragshohlraum und einen druckseitigen Austragshohlraum - einer Förderstrecke enthält, wobei sich zwischen der Statorinnenfläche und der Rotoraußenfläche Förderkammern durch zwischen dem Stator und dem Rotor angepasste Abdichtungsbereiche ausbilden, wobei das Fördergut in den Förderkammern beim Drehen des Rotors in den Hohlräumen des Stators vom saugseitigen Eingangsbereich zum druckseitigen Austragsbereich verschiebbar ist.

An die Statorstirnfläche ist ein Druckrohr anschließbar, über das das Fördergut weitergeleitet wird, wobei das Druckrohr

mittels mindestens eines stator- und druckrohrumfassenden Halterungselementes abgedichtet am Stator arretierbar ist.

Die Erfindung ermöglicht es, dass durch das Vorhandensein des Rotorkopfteils bzw. der Rotorlochscheibe am druckseitigen Austragsbereich eine Trennung des ursprünglichen druckrohrbezogenen Druckraumes nach dem Pumpenausgang vom ursprünglichen pumpenbezogenen druckseitigen Austragshohlraum erreicht wird. Nach der Öffnung des druckseitigen Austragsbereiches durch die jeweils rotorrotationsbedingte Öffnung mittels der durchgängigen Ausnehmung wird eine nachfolgende schonende Fördergutfüllung vom saugseitigen Eingangsbereich aus gerichtet durch den rotierenden Rotor erhalten.

Weiterbildungen und weitere Ausgestaltungen sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird mittels eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung
einer erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe
mit einem von der Rotorstirnfläche gelösten Rotorkopfteil und einem von der Statorstirnfläche gelösten anschließbaren Druckrohr,

Fig. 2 eine schematische stirnseitige Draufsicht auf eine

Rotorlochscheibe mit einem Loch in einer Position zu
Beginn des Austrags von Fördergut aus einem Druck-Volumenbereich
bei einem festgelegten Rotor-Winkel &agr;
gleich 0°,

Fig. 3 eine schematische stirnseitige Draufsicht auf die Rotorlochscheibe
mit dem Loch in einer Position bei maximalem
Austrag von Fördergut aus dem Druck-Volumenbereich
bei einer Drehung des Rotors um einen Rotor-Winkel
&agr; gleich 90° nach Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische stirnseitige Draufsicht auf die Rotorlochscheibe mit dem Loch in einer Position nach Ende des Austrags von Fördergut aus dem bisherigen Druck-Volumenbereich bzw. zu Beginn der Austrags von Fördergut aus dem sich neu aufbauenden, gegenüberliegenden Druck-Volumenbereich bei einer Drehung des Rotors um einen Rotor-Winkel &agr; gleich 180° nach Fig. 2 und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine verkürzte Exzenterschneckenpumpe
mit der Rotorlochscheibe nach Fig. 3
längs der Linie I-I.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Explosionsdarstellung eine Exzenterschneckenpumpe 1 gezeigt, die einen Stator 2 und einen Rotor 3 aufweist, zwischen denen das Fördergut beim Drehen des Rotors 3 im Stator 2 von einem saugseitigen Eingangsbereich 4 zu einem druckseitigen Austragsbereich 5 verschoben wird, wobei im Austragsbereich 5 ein Druck-Volumenbereich 11 und ein Saug-Volumenbereich 12 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 rotordrehungsbedingt sich volumenändernd und wechselnd gegenüberliegen.

Erfindungsgemäß ist ein den druckseitigen Austragsbereich 5 abschließendes, an der Stirnfläche 6 des Rotors 3 befestigtes,

• ·

sich mit dem Rotor 3 drehendes Rotorkopfteil 7 vorgesehen, das mindestens eine kopfteildurchgängige Ausnehmung 8 aufweist, die in Bezug zur halternden Rotorstirnfläche 6 derart in das Rotorkopfteil 7 eingebracht ist, dass die sich mit dem Rotor 3 in Förderrichtung 10 konform drehende Ausnehmung 8 den Druck-Volumenbereich 11 begleitend öffnet und dass ein ausnehmungsfreier Rotorkopfteilbereich 13 während der Öffnungsdauer des Druck-Volumenbereiches 11 den gegenüberliegenden Saug-Volumenbereich 12 abdichtend verschlossen hält.

Das Rotorkopfteil 7 ist vorzugsweise als eine Rotorlochscheibe ausgebildet, an ihrer Rückfläche 30 ebenflächig und mit seiner Rotorkopfteilrückflache 30 durch Verschraubung, Verschweißung od.dgl. an der Rotorstirnfläche 6 des schneckenförmigen Rotors 3, eigentlich der Rotorschneckenstirnfläche, befestigt. Das Rotorkopfteil 7 ist somit ein fester Bestandteil des Rotors 3 außerhalb des Stators 2.

Die Rotorlochscheibe 7 kann bei einer kreisförmigen Scheibenfrontfläche 9 und kreisförmigen Scheibenrückflache 30 mit ihrer Scheibenrückfläche 30 derart an der Rotorstirnfläche 6 befestigt sein, dass die Mittelachse 33 der Rotorlochscheibe 7 vorzugsweise mit dem Mittelpunkt 28 der Rotorstirnfläche 6 übereinstimmen kann, wobei die Mittelachse 33 nur geradlinig elongiert. Ist aber die Mittelachse 33 des Rotorkopfteils 7 vom Mittelpunkt 28 der Rotorstirnfläche 6 weg verlagert, dann wird keine zentrisch geradlinige Elongation, sondern eine exzentrische Kurvenbahn durchlaufen.

Die Frontfläche 9 und die Rückfläche 30 können umfangsbezogen aber auch ovalförmig, im Querschnitt birnenförmig oder eiförmig od.dgl. insbesondere zur Materialreduzierung ausgebildet

-Ilsein. In Fig. 2 ist z.B. ein materialreduziertes zweites Rotorkopfteil 27 (gestrichelt) eingefügt.

Wesentlich ist es, dass die Ausnehmung 8 derart ausgebildet ist, dass während der Rotordrehung der Saug-Volumenbereich 12,12' immer abgedichtet verschlossen bleibt und der Druck-Volumenbereich 11,11' rotorkonform geöffnet wird.

Die Rotorlochscheibe 7 in Fig. 1 weist als eine durchgängige Ausnehmung 8 vorzugsweise ein im draufsichtigen Querschnitt weitgehend bohnenförmiges Langloch auf.

Wie auch in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, ist das Langloch 8 unmittelbar seitlich vom Rand ausgehend und in radialer Richtung sich ausdehnend an der Stirnfläche 6 des Rotors 3 in der Rotorlochscheibe 7 eingebracht, wobei der draufsichtige Lochquerschnitt dimensionierungskonform mit dem Druckaufbau im Druck-Volumenbereich 11 und dem Austrag des Fördergutes aus dem Druck-Volumenbereich 11 heraus durch den sich drehenden Rotor 3 vorgegeben ist.

Der Rotor 3 ist in Form einer Rundgewindeschraube (Kordelgewinde) mit hoher Steigung und großer Gewindetiefe ausgebildet und wirkt als Fördergutverdränger und als Abdichter längs der Förderstrecke 14 vom saugseitigen Eingangsbereich 4 zum druckseitigen Austragsbereich 5 zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2. Der Stator 2 umfasst axial nacheinander und durch die Steigung und die Tiefe des Gewindes bedingte ausgebildete Hohlräume 15,16,17 - einen saugseitigen Eintragshohlraum 15, einen mittleren Förderhohlraum 16, einen druckseitigen Austragshohlraum 17 -, wobei sich zwischen der Statorinnenfläche 18 und der Rotoraußenfläche 19 die Förderkammern 20,21,22 durch zwi-

sehen dem Stator 2 und dem Rotor 3 erzeugte Abdichtungsbereiche 23,24 ausbilden, wobei das Fördergut in den Förderkammern 20,21,22 beim Drehen des Rotors 3 in den Hohlräumen 15,16,17 des Stators 2 von dem saugseitigen Eingangsbereich 4 zum druckseitigen Austragsbereich 5 transportiert wird.

Dabei verschiebt der Rotor 3 durch seine schneckenförmige Ausbildung das Fördergut in axialer Richtung 10 längs der Förderstrecke 14 und zugleich in radialer Richtung in Bezug auf die Pumpenmittelachse 2 6 wechselseitig im Austragshohlraum 17 über die nachschiebenden Förderkammern 20,21,22 in dafür vorgesehene, sich ausbildende und gegenüberliegende Volumenbereiche 11,12, die Teil des druckseitigen Austragshohlraums 17 sind.

Im Austragsbereich 5 des druckseitigen Austragshohlraums 17, der etwa einem "halben" mittleren Hohlraum 16, ähnlich der ersten, in Fig. 1 dargestellten Förderkammer 20 entspricht, befindet sich die das Fördergut durch die Ausnehmung 8 passieren lassende Rotorlochscheibe 7, die in Fig. 1 der besseren Erläuterung wegen von der Rotorstirnfläche 6 in Explosionsdarstellung abgelöst ist und erfindungsgemäß bei Befestigung an der Rotorstirnfläche 6 an der Statorstirnfläche 25 abdichtend anliegt.

Die Rotorkopfteilrückfläche 30 und die Statorstirnfläche 25 sind ebenflächig ausgebildet und weisen jeweils einen Winkel von ca. 90 ° zur Pumpenmittelachse 26 auf.

Die Rotorkopfteilfrontflache 9 kann ebenflächig bezüglich einer scheibenförmigen Ausbildung, aber auch kugelkalottenförmig und/oder mit mindestens einem Flügel oder anderen Vorsprüngen

aufweisendem Profil zur Durchsatz- und Mischverbesserung des Fördergutes versehen sein.

Der druckseitige Austragsbereich 5 der Exzenterschneckenpumpe 1 umfasst deren letzten, das Fördergut abgebenden Abschnitt der Exzenterschneckenpumpe 1, während der saugseitige Eingangsbereich 4 den ersten, das Fördergut aufnehmenden Abschnitt der Exzenterschneckenpumpe 1 darstellt.

Die Erfindung ermöglicht es somit, dass das aus der Exzenterschneckenpumpe 1 austragsseitig herausgedrückte Fördergut nach der rotorrotationsbedingten Öffnung des Druck-Volumenbereiches 5 sowie der Abdichtung des Saug-Volumenbereiches 12 durch den lochfreien Scheibenteil 13 nicht mehr zurückströmen und nicht auf das vom Rotor 3 nachgeschobene bzw. nachgesaugte Fördergut drücken kann.

Das Loch 8 lässt das Fördergut ohne wesentlichen Widerstand durch sich hindurchströmen, während eine Rückströmung des Fördergutes in Richtung zum Saug-Volumenbereich 12 durch den lochfreien Scheibenteil 13 hindurch versperrt wird.

Damit erfolgt bei jeder Drehung des Rotors 3 zumindest eine Entlastung des zweiten und zugleich letzten Abdichtungsbereiches 24 in den Bereichen des Stators 2 und des Rotors 3, wodurch eine Verschleißminderung eintritt.

Auf die Statorstirnfläche 25 ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ein der Rotorkopfteilfrontfläche 9 zugewendetes Druckrohr 34 befestigbar, über das das Fördergut weitergeleitet wird.

Das Druckrohr 34 kann mittels mindestens eines vorzugsweise stator- und druckrohrumfassenden Halterungselementes (nicht eingezeichnet) abgedichtet am Stator 2 arretiert sein.

In Fig. 2 befindet sich der Rotor 3 im Saug-Volumenbereich 12 mit seiner kreisförmigen Rotorstirnfläche 6 bei einer Winkel- und Rotationsstellung 28, bei der der Rotor-Winkel &agr; z.B. gleich 0° festgelegt ist. Die Rotorlochscheibe 8 ist derart an der Rotorstirnfläche 6 angebracht, dass das bohnenförmige Langloch 8 mit seinem Lochanfangsbereich 35 zu einem sehr geringen Teil seines wirksamen Öffnungsquerschnitts beginnt, den Druck-Volumenbereich 11 zu überdecken. Konform mit der Druckerzeugung durch den drehenden Rotor 3 im Druck-Volumenbereich

11 wird die querschnittswirksame Langlochgröße der Öffnungsüberdeckung des Druck-Volumenbereiches 11 ebenfalls größer.

Der restliche und lochfreie Scheibenteil 13 kann je nach Größe des Langloches 8 einen Teil des restlichen Druck-Volumenbereiches 11 verschließen sowie den Saug-Volumenbereich

12 abdichtend verschließen. Die Lage der Rotorlochscheibe 7 zum Rotor 3 in Fig. 2 entspricht annähernd der Position der Rotorlochscheibe 7 zum Stator 2 in Fig. 1.

In Fig. 3 hat sich der Rotor 3 um einen Winkel &agr; von 90° in die Mittelpunkt-Stellung 28' gedreht, wodurch das bohnenförmige Langloch 8 lochquerschnittsmäßig vollständig einschließlich des Lochanfangsbereiches 35 und des Lochendebereiches 3 6 den größten Teil des Druck-Volumenbereichs 11 überdeckt und diesen somit geöffnet hat und wobei der lochfreie Scheibenteil 13 immer noch den Saug-Volumenbereich 12 abgedichtet verschließt.

In Fig. 4 ist der Austrag des Fördergutes aus dem Druck-Volumenbereich 11 durch Drehen des Rotors 3 um einen Rotor-

Winkel &agr; von weiteren 90°, d.h. insgesamt um 180°, in der Mittelpunkt-Stellung 28'' beendet. Dabei tritt das Loch 8 mit seinem Lochendebereich 36 aus dem abgebauten Druck-Volumenbereich 11 heraus. Der ursprüngliche Saug-Volumenbereich 12 ist durch das lochfreie Scheibenteil 13 immer noch abgedichtet verschlossen, wird aber infolge der Rotorrotation als Druck-Volumenbereich 11' wie in Fig. 2 rotordrehungskonform beginnend geöffnet. Das Loch 8 tritt mit seinem Lochanfangsbereich 35 in den sich aufbauenden gegenüberliegenden Druck-Volumenbereich 11' ein.

In Fig. 4 ist auch dargestellt, dass das Loch 8 als eine durchgängige Ausnehmung in einer anderen Ausbildung in Form einer von der halternden Rotorstirnfläche 6 ausgehenden, radial gerichteten sektorabschnittsförmigen Durchgangsöffnung 32 oder sektorartigen Aussparung 31 ausgebildet sein kann, die jeweils gestrichelt sind.

Die in den Fig. 2,3,4 in stirnseitiger Draufsicht dargestellte Rotorlochscheibe 7 zur Druckminderung zumindest auf den Abdichtungsbereich 24 innerhalb der Exzenterschneckenpumpe 1 weist solche Umfangs-Dimensionierungen auf, dass die Statoröffnung 27 bei Drehung der Rotorlochscheibe 7 immer den jeweils entstehenden Saug-Volumenbereich 12 abgedichtet verschlossen hält.

In Fig. 5 ist die Exzenterschneckenpumpe 1 als abgekürzter Längsschnitt längs der Linie I-I nach Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Rotorlochscheibe 7 ist dabei derart dimensioniert, dass sie in ihrem Bewegungsbereich bei der Rotorrotation vorzugsweise innerhalb des Statormantels 29 bleibt, d.h. sich nicht über den Statormantel 29 hinaus bewegt. Die Rotor-

lochscheibe 7 ist an ihrer Scheibenrückflache 30 mit der Rotorstirnfläche 6 fest verbunden. Die Scheibenrückfläche 30 ist im lochfreien Bereich 13 derart ebenflächig ausgebildet, dass sie an der ebenfalls vorzugsweise ebenflächigen Statorstirnfläche 25 dicht anliegt und zur Pumpenmittelachse 26 einen Winkel von ca. 90° bildet. Das Loch 8 öffnet dem Druck-Volumenbereich 11 den Durchgang des Fördergutes zum nachfolgenden Druckrohr 26. Der lochfreie Scheibenteil 13 hält den Saug-Volumenteil 12 des druckseitigen Austragshohlraums 17 verschlossen.

In Fig. 5 kann erfindungsbedingt in einer minimal kurzen Ausbildung des Stators 2 nur ein Abdichtungsbereich 24 eines Schneckenganges ausgebildet sein, wobei sich dem saugseitigen Eingangsbereich 4 unmittelbar ein druckseitiger Austragsbereich 5 anschließen kann. Die Lagestabilisierung des Rotors 3 im Schneckengang ist durch das an der Statorstirnfläche 25 anliegenden Rotorkopfteil 7 gegeben.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe 1 erfolgt folgendermaßen:

Der metallische Rotor 3 (Schnecke) rotiert in dem aus elastischem Material bestehenden Stator 2 (Schneckenmantel) und dichtet die Förderkammern 20,21,22 an der Statorinnenfläche 18 ab. Durch die Drehung des Rotors 3 wird das Fördergut in den Förderkammern 20,21,22 von dem saugseitigen Eingangsbereich 4 zum druckseitigen Austragsbereich 5 verschoben. Es ergibt sich dabei im Stator 2 ein kontinuierlicher Fördergutstrom, der das Loch 8 des Rotorkopfteils 7 pulsierend verlässt.
Wird der Fördergutstrom in den druckseitigen Austragshohlraum 17 verschoben, insbesondere über die Förderkammer 22, wird das Fördergut innerhalb des sich verkleinernden Volumenbereiches 11 durch das jeweils durch die Rotorrotation im Druck-

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Volumenbereich 11 positionierte Loch 8 hindurch gepresst, während der Saug-Volumenbereich 12 verschlossen bleibt.

Zum Ende des AustragsVorgangs, der durch eine weitere Rotorrotation erfolgt, erreicht die Rotorstirnfläche 6 eine Position 28'', in der der sich verkleinernde Druck-Volumenbereich 11 überwechselt in einen sich vollständig mit Fördergut vollgesaugten Druck-Volumenbereich 11', der bisher der Saug-Volumenbereich 12 gewesen ist. Durch die Rotorrotation über einen Rotor-Winkel &agr; von 180° hinaus wird der Druck im entstehenden Druck-Volumenbereich 11' aufgebaut, der das Fördergut aus dem Loch 8 rotorkonform herauspresst. Der bisherige Druck-Volumenbereich 11 geht rotorrotationsbedingt in den neu entstehenden Saug-Volumenbereich 12' über. Danach wird der bisher geöffnete Druck-Volumenbereich 11 durch den lochfreien Scheibenteil 13 geschlossen und zum Saug-Volumenbereich 12' aufgebaut. Damit kann sich kein Rückdruck auf das in der nachfolgenden Förderkammer 21 befindliche Fördergut aufbauen und auch die Abdichtungsbereiche 24,23, insbesondere der letzte Abdichtungsbereich 24 des druckseitigen Austragshohlraums 17 werden nicht rückdruckbelastet. Im Gegenteil wird durch den sich vergrößernden Saug-Volumenbereich 12' eine starke Saugwirkung auf das nachfolgende Fördergut aus der Förderkammer 21 ausgeübt.

Bedingt durch den jeweiligen Wechsel des Rotors 3 in die beiden extremen Lagepositionen 28,28'' der radial sich gegenüberliegenden Volumenbereiche 11,12 bzw. 12',11' innerhalb des druckseitigen Austragshohlraumes 17 entsteht durch die erfindungsgemäße Rotorlochscheibe 7 ein Wechsel von Pumpvorgängen und Ansaugvorgängen des Fördergutes innerhalb des Austragshohlraums 17, wobei durch das Ansaugen des Fördergutes in die

jeweils scheibenverschlossenen Volumenbereiche 12 oder 12' hinein dort ein höherer Füllungsgrad an Fördergut erreicht wird.

Die Erfindung ermöglicht es, dass die Förderstrecke 14 verkürzbar ist und auf zwei "Hohlraumlängen" bzw. auf eine "Eintragshohlraum-Hohlraum-Austragshohlraum"-Anordnung 15-16-17 bezogen werden kann. Wahlweise kann die Förderstrecke 14 auf einen Schneckengang des Stators 2 verkürzt sein.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, dass neben der zeitlichen Verzögerung der Verschleißausbildung auch die Herstellungskosten gegenüber den komplizierten Ausbildungen von bekannten nachspannbaren und nicht nachspannbaren Exzenterschneckenpumpen sowie bekannten Rückschlagventileinrichtungen am Statorendbereich von Exzenterschneckenpumpen verringert werden können.

Durch die Anbringung des erfindungsgemäßen Rotorkopfteils, insbesondere der Rotorlochscheibe 7 am bisherigen Rotorendteil von Exzenterschneckenpumpen und der mit den Vorteilen verbundenen möglichen Verkürzung auch von bereits produzierten Exzenterschneckenpumpen mit relativ langen Statoren und Rotoren kann die erforderliche Antriebsleistung mittels eines auch leistungsverringerten Motors erreicht werden, wobei somit auch Energie und Material eingespart werden können.

Bezugszeichenliste
1 Exzenterschneckenpumpe
2 Stator

3 Rotor

4 saugseitiger Eingangsbereich

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5 druckseitiger Austragsbereich

6 Rotorstirnfläche

7 erstes Rotorkopfteil

8 durchgängige Ausnehmung 9 Rotorkopfteilfrontfläche

10 Rotationsförderrichtung

11 erster Druck-Volumenbereich 11' zweiter Druck-Volumenbereich

12 erster Saug-Volumenbereich 12' zweiter Saug-Volumenbereich

13 lochfreier Rotorkopfteilbereich

14 Förderstrecke

15 saugseitiger Eintragshohlraum

16 mittlerer Förderhohlraum

17 druckseitiger Austragshohlraum

18 Statorinnenfläche

19 Rotoraußenfläche

20 erste Förderkammer

21 zweite Förderkammer 22 dritte Förderkammer

23 erster Abdichtungsbereich

24 zweiter Abdichtungsbereich

25 Statorstirnfläche 2 6 Pumpenmittelachse

27 Statoröffnung

28 Rotorstirnflächenmittelpunkt bei &agr; = 0°, 28' Rotorstirnflächenmittelpunkt bei &agr; = 90°,

28'' Rotorstirnflächenmittelpunkt bei &agr; = 180°,

29 Statormantel

30 Rotorkopfteilrückfläche

31 Sektorartige Aussparung

32 Sektorabschnittsförmige Durchgangsöffnung

33 Rotorkopfteilmittelachse

34 Druckrohr

35 Lochanfangsbereich 3 6 Lochendebereich

37 zweites Rotorkopfteil

• ·

Claims

1. Exzenterschneckenpumpe (1), die einen Stator (2) und einen Rotor (3) aufweist, zwischen denen das Fördergut beim Drehen des Rotors (3) im Stator (2) von einem saugseitigen Eingangsbereich (4) zu einem druckseitigen Austragsbereich (5) verschoben wird, wobei sich im druckseitigen Austragsbereich (5) ein Druck-Volumenbereich (11) und ein Saug- Volumenbereich (12) zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) rotordrehungsbedingt sich ändernd und wechselnd gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, dass ein den druckseitigen Austragsbereich (5) abschließendes, an der Stirnfläche (6) des Rotors (3) befestigtes, sich mit dem Rotor (3) drehendes Rotorkopfteil (7) vorgesehen ist, das mindestens eine kopfteildurchgängige Ausnehmung (8) aufweist, die in Bezug zur halternden Rotorstirnfläche (6) derart in das Rotorkopfteil (7) eingebracht ist, dass die sich mit dem Rotor (3) in Förderrichtung (10) konform drehende Ausnehmung (8) den Druck- Volumenbereich (11, 11') begleitend öffnet und dass ein ausnehmungsfreier Rotorkopfteilbereich (13) während der Öffnungsdauer des Druck-Volumenbereiches (11, 11') den gegenüberliegenden Saug-Volumenbereich (12, 12') abdichtend verschlossen hält.

2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorkopfteil (7) eine derartige Umfangs- Dimensionierung aufweist, dass das Rotorkopfteil (7) bei Drehung den Druck-Volumenbereich (11, 11') öffnet und den Saug-Volumenbereich (12, 12') im Bereich der Statoröffnung (27) verschlossen hält.

3. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Rotorkopfteils (7) an der Rotorstirnfläche (6) durch Verschraubung, Verschweißung od. dgl. mit der Rotorkopfteilrückfläche (30) herbeigeführt ist, wobei die restliche Rotorkopfteilrückfläche (30) und die Statorstirnfläche (25) ebenflächig sind und mit der Pumpenmittelachse (26) einen Winkel von ca. 90° bilden.

4. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgängige Ausnehmung (8) vorzugsweise unmittelbar seitlich an der Stirnfläche (6) des Rotors (3) in das Rotorkopfteil (7) eingebracht ist, wobei der Ausnehmungsquerschnitt dimensionierungskonform mit dem Austrag von Fördergut aus dem Druck-Volumenbereich (11, 11') durch den sich drehenden Rotor (3) vorgegeben ist.

5. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgängige Ausnehmung (8) des Rotorkopfteils (7) wahlweise als eine vorzugsweise vom Rand der halternden Rotorstirnfläche (6) ausgehende, radial gerichtete sektorabschnittsförmige Durchgangsöffnung (32) oder sektorartige Aussparung (31) ausgebildet ist, die jeweils mit ihrem wirksamen Öffnungsquerschnitt rotorkonform mit der Druckerzeugung innerhalb des Druck-Volumenbereiches (11, 11') in den Druck-Volumenbereich (11, 11') eintritt und nach Überstreichung des Druck-Volumenbereiches (11, 11') wieder aus dem Druck-Volumbereich (11, 11') heraustritt.

6. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorkopfteil (7) vorzugsweise eine Rotorlochscheibe ist und die durchgängige Ausnehmung (8) vorzugsweise ein im draufsichtigen Querschnitt weitgehend bohnenförmiges Langloch darstellt.

7. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlochscheibe (7) an der Rotorstirnfläche (6) derart befestigt ist, dass die Mittelachse (33) der Rotorlochscheibe (7) wahlweise mit dem Mittelpunkt (28) der Rotorstirnfläche (6) übereinstimmt.

8. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlochscheibe (7) derart an der Rotorstirnfläche (6) angebracht ist, dass das Loch (8) mit seinem wirksamen Öffnungsquerschnitt rotorkonform mit der Druckerzeugung innerhalb des Druck-Volumenbereiches (11, 11') mit dem Lochanfangsbereich (35) in den Druck- Volumenbereich (11, 11') eintritt und nach Überstreichung des Druck-Volumenbereiches (11, 11') mit dem Lochendebereich (36) aus dem Druck-Volumbereich (11, 11') heraustritt.

9. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorkopfteilrückfläche (30) und die Statorstirnfläche (25) ebenflächig ausgebildet sind und jeweils einen Winkel von ca. 90° zur Pumpenmittelachse (26) aufweisen.

10. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Rotorstirnfläche (6) abgewandte Rotorkopfteilfrontfläche (9) wahlweise ebenflächig bezüglich der scheibenförmigen Ausbildung, kugelkalottenförmig und/oder mit mindestens einem Flügel oder anderen Vorsprüngen aufweisendem Profil zur Durchsatz- und Mischverbesserung des Fördergutes versehen ist.

11. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) als Schnecke in Form einer Rundgewindeschraube mit hoher Steigung und großer Gewindetiefe ausgebildet ist, wobei der Stator (2) einen Schneckenmantel darstellt und axial nacheinander ausgebildete Hohlräume (15, 16, 17) - zumindest einen saugseitigen Eintragshohlraum (15) und einen druckseitigen Austragshohlraum (17) - einer Förderstrecke (14) enthält, wobei sich zwischen der Statorinnenfläche (18) und der Rotoraußenfläche (19) Förderkammern (20, 21, 22) durch zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) angepasste Abdichtungsbereiche (23, 24) ausbilden, wobei das Fördergut in den Förderkammern (20, 21, 22) beim Drehen des Rotors (3) in den Hohlräumen (15, 16, 17) des Stators (2) vom saugseitigen Eingangsbereich (4) zum druckseitigen Austragsbereich (5) verschiebbar ist.

12. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Statorstirnfläche (25) ein Druckrohr (26) befestigbar ist, über das das Fördergut weitergeleitet wird, wobei das Druckrohr (26) mittels mindestens eines vorzugsweise stator- und druckrohrumfassenden Halterungselementes abgedichtet am Stator (2) arretierbar ist.

13. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise eine Anpressvorrichtung im Bereich des Druckrohres (26) für das Rotorkopfteil (7) an die Stirnfläche (25) des Stators (2) zur verstärkten Abdichtung des Saug-Volumenbereiches (12, 12') zwischen Rotor (3) und Stator (2) vorgesehen ist.

14. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (14) vorzugsweise auf zwei Hohlraumlängen bzw. auf eine "Eintragshohlraum-Hohlraum- Austragshohlraum"-Anordnung (15-16-17) bezogen ist.

15. Exzenterschneckenpumpe nach mindestens einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (14) auf einen Schneckengang des Stators (2) verkürzt ist, wobei das Rotorkopfteil (7) insbesondere zur Lagestabilisierung des Rotors (3) beiträgt.