用于偏心螺杆泵的定子的制作方法

1.本发明涉及一种用于具有转子的偏心螺杆泵的定子。


背景技术：

2.同类型的定子具有通过由弹性体制成的衬里形成的连续的且螺旋(gewendelten)的泵空腔，偏心支承的转子在所述泵空腔中环绕。由于转子的偏心的支承，在所述转子转动时在该转子与螺旋的衬里之间形成腔，所述腔在一定程度上从偏心螺杆泵的吸入侧朝其压力侧移动，从而沿轴向方向推压或输送介质穿过泵或定子。
3.这种定子可以用于偏心螺杆泵中、特别是用于输送介质、如灰浆、水泥、油等。为了改善利用这种定子的输送功率，例如按照de 195 31 318 a1、ep 1 522 729 b2或de 41 11 166 c2规定，衬里从吸入侧出发朝压力侧锥形地渐缩。由此，使得衬里的弹性挠曲适配于沿轴向方向或输送方向持续提高的输送压力。由于定子的锥形的形状，如果外罩的壁厚在整个定子上保持不变并且该外罩同样适配于锥形的渐缩，那么为了连接到偏心螺杆泵中的下一个构件必须使用同样适配的过渡件。
4.此外，在这种锥形渐缩的情况下提高通过介质作用到衬里上的力。如果介质例如具有粗的材料组成部分、例如岩石块，那么这些粗的材料组成部分在弹性不太挠曲且已经渐缩的区域中更强烈地对衬里施加负荷，从而使衬里总体上更快速地磨损。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的在于，提供具有提高的输送功率的定子，所述定子能简单地制造，具有高稳定性并且能简单地集成到偏心螺杆泵中。
6.为此，按照本发明规定，定子的衬里的平均壁厚从位于定子的优选柱形的吸入侧的区域中的端侧壁厚出发持续地(亦即按照任意程度的连续函数)沿轴向方向减小直至最小的平均壁厚；并且所述平均壁厚在达到最小的平均壁厚之后又至少局部地升高，从而在衬里中直至定子的压力侧构成优选柱形的扩宽部。对此应理解为，衬里的平均壁厚从最小的平均壁厚出发在达到其最小的平均壁厚之后又立即升高、亦或在其达到其最小的平均壁厚之后首先在一定的区域内几乎保持恒定并且随后才又升高，以便在衬里中构成扩宽部。
7.由此有利地实现，除了使衬里的平均壁厚沿轴向方向适配于定子的泵空腔中作用的泵压力之外能够实现向压力侧的合适的过渡。所述扩宽部也有利地允许至偏心螺杆泵的下一个构件(例如通过传统的法兰)的连接部。在此例如也可以如壁厚在吸入侧上存在的那样进行壁厚的调整，从而如果在压力侧上的端侧壁厚与在吸入侧上几乎一致，那么对于定子的两侧可以有利地使用同样的连接部、例如法兰。
8.此外，衬里朝压力侧又变得更挠曲，由此可以使在压力侧上在正常情况下处于高压下的输送介质稳定。因为当衬里又变得更挠曲时，在压力侧的扩宽部中压力仅还轻微地提高。不同于此地，所输送的介质在变得越来越硬的衬里的区域中由于平均壁厚在扩宽部之前的区域中的持续减小而经历提高的压力提升，所述压力提升对于在该区域中的泵作用
也是期望的。然而，在扩宽部的区域中不再发生提高的压力提升，并且因此使介质稳定。因此在按照本发明的定子中，总体上能够实现将所输送的介质优化地转移到偏心螺杆泵的下一个构件中。
9.如果例如关断偏心螺杆泵，那么通过定子的结构也可以实现改善的保持功能。如果在泵空腔中相邻的各腔之间的压力差过高，那么在泵空腔中可能出现所输送的介质的回流。如果选择硬的衬里，那么回流仅在各腔之间的压力差较高的情况下出现。因此，随着所输送的介质的压力变得更高，沿轴向方向变硬的衬里同时也阻止回流，亦即在所输送的介质回流之前可能存在较高的压力差。
10.优选地，在这种结构下此外能够实现：所述定子基于衬里的平均壁厚的轴向走向：
11.在定子的吸入侧的区域中构成预混合区，所述预混合区用于均质化和/或粉碎要输送的介质；
12.在定子的压力侧的区域中在扩宽部中构成稳定区，；以及所述稳定区用于使偏心螺杆泵中所输送的介质稳定和温和地转移；
13.在预混合区与稳定区之间构成具有减小的介质回流的高压区，所述高压区用于在偏心螺杆泵运行时基于沿轴向方向至少局部地持续减小的平均壁厚和因此衬里的增大的硬度来提高在泵空腔中的压力，与预混合区和稳定区相比，至少局部地以更高的压力梯度适配在高压区中的压力。
14.因此，通过有针对性地引入平均壁厚的走向将定子分成在轴向上彼此间隔开的不同的区域，其中优选地通过如下方式限定过渡部，使得衬里的平均壁厚至少在预混合区中和/或稳定区中保持不变。由此使所输送的介质在所述介质进入到定子中时和/或在所述介质从定子流出时能够适配于衬里在高压区中已改变的渐缩的形状或定子的由此引起的已改变的输送功率。
15.在高压区的部分中，平均壁厚也可以是恒定的。例如可以规定，衬里的平均壁厚在高压区的第一高压区域中沿轴向方向持续减小直至最小的平均壁厚，而在高压区的第二高压区域中几乎恒定地保持在最小的平均壁厚上，其中，所述第一高压区域邻接于预混合区。
16.因此，有利地给介质提供如下区，在所述区中可以使所述介质在吸入侧上被均质化或被粉碎和/或在压力侧上可以使所述介质稳定。根据应用和所输送的介质，通过选择衬里在相应的区中的相应的轴向延伸尺寸或轴向宽度以及壁厚可以有针对性地调整相应的区。于是，可以使介质在相应的区中对定子中的或偏心螺杆泵中的下一个区域“做准备”。
17.因为在预混合区中已经将介质粉碎或均质化，所以在高压区中例如在挠曲度变小的情况下对衬里不太强烈地施加负荷。因此，在高压区中的衬里磨损得不太强烈。在稳定区中使介质稳定，从而能够实现温和的过渡或温和地从定子中流出。
18.对于衬里的渐缩而优选地规定，定子的衬里沿轴向方向锥形地渐缩，其中，所述衬里的平均壁厚为此从端侧的平均壁厚出发沿轴向方向朝压力侧的方向至少局部地、例如在高压区中或在高压区的部分中线性地减小或遵循非线性函数地减小。因此实现能简单形成的线性渐缩或按照非线性函数的渐缩，所述渐缩优选地通过如下方式构成，优选地在泵空腔中的泵直径保持不变的情况下，使衬里的外表面线性地渐缩或遵循非线性函数地渐缩。
19.备选地也可以规定，定子的衬里沿轴向方向至少局部地渐缩，其方式为，使衬里的外表面的轮廓从端侧的平均壁厚出发至最小的平均壁厚越来越接近于衬里的构造为双头
粗牙螺纹的内表面的轮廓。由此还增强渐缩和因此增强平均壁厚对在泵空腔中作用的压力的适配，因为外罩也优选地适配于外表面的该双头形状，于是从外部也能看出渐缩。
20.特别是，在高压区的第一高压区域中可以设置这种类型的渐缩，从而能出现在优选柱形的预混合区与高压区的第二高压区域之间的过渡，其中外罩在第二高压区域中适配于外表面的双头形状。由此发生从柱形的横截面转入螺旋的横截面，其中在第二高压区域中平均壁厚保持不变。由此，构成一种由柱形的预混合区与在第二高压区域中的螺旋的高压区组成的混合定子。由于平均壁厚的持续适配，第一高压区域于是用作具有相应变硬的衬里的过渡部。
21.为了实现外表面接近于双头内表面，优选地规定，衬里的b尺寸从端侧的平均壁厚出发沿轴向方向朝压力侧的方向至少局部地、例如在高压区中或在高压区的部分中持续减小，而同时衬里的a尺寸保持恒定。由此，按照该备选方案能够简化制造过程。
22.此外优选地规定，衬里的平均壁厚在达到最小的平均壁厚之后且必要时在恒定地保持在最小的平均壁厚之后(参见第二高压区域)突然或持续地升高，以便构成压力侧的扩宽部。持续升高在此能实现在高压区与稳定区之间的温和的过渡以及更简单的制造。尽管如此也可以设有突然的过渡部，以便例如有利于稳定并且使所输送的介质的接着的压力升高保持在限度内。
23.此外优选地规定，外罩的内直径等于衬里的外直径，从而外罩在整个定子上面状地贴靠在衬里的外表面上并且因此呈现相应于外表面的锥形的或螺旋的走向，所述外罩为此优选具有保持不变的材料厚度。外罩在此由比衬里更硬的材料、优选地由钢制成。由此能够使包围衬里的外罩(例如通过成型过程)简单地适配于衬里的渐缩的形状。
附图说明
24.以下借助实施例更详细地阐述本发明。图中：
25.图1示出按照第一实施形式的定子；
26.图1a示出按照图1的定子的剖视图；
27.图2示出以另外的实施形式的定子；
28.图2a、2b示出按照图2的定子的剖视图；
29.图3示出定子的另外的实施形式。
具体实施方式
30.在图1中设有定子1，所述定子具有管形的外罩2，所述外罩优选由钢管例如通过成型制成。所述外罩2包围弹性挠曲的衬里3，所述衬里的内表面4具有螺旋的或螺线形的轮廓k4，其中构成双头粗牙螺纹。在定子1的内部中由此构成泵空腔5，转子6(图1a)插入到所述泵空腔中，其中转子6按照单头粗牙螺纹的方式构造并且必要时在预紧力下贴靠在弹性挠曲的衬里3上。偏心支承的转子可以在泵空腔5中环绕。
31.定子1具有吸入侧7以及压力侧8，其中在将定子1连同转子6安装在偏心螺杆泵(未示出)中的情况下，如果转子6处于转动中，那么将要输送的介质、例如泥浆、水泥或灰浆在腔中从吸入侧7穿过泵空腔5沿轴向方向x输送至压力侧8。在此，在泵空腔5中的压力朝压力侧8升高，从而与在压力侧8上相比，在吸入侧7上更小的压力作用到弹性挠曲的衬里3上。
32.按照在图1中的实施方案，衬里3在其外表面9上设计为锥形，其中衬里3的平均壁厚w从接近定子1的吸入侧7的位置沿轴向方向x朝压力侧8首先持续地、亦即按照连续函数减小。外侧9的轮廓k9在此从接近吸入侧7的位置沿轴向方向x至少局部线性下降地、亦即按照线性函数地延伸。由此实现：与例如在定子1的中间区域中或在定子1的具有最小壁厚wm的区域中相比，衬里3在吸入侧7上的弹性挠曲度更高。亦即，衬里3朝压力侧8(几乎线性地)越来越硬。
33.可以这样调整所述锥形的渐缩，使得平均泵直径dp在整个定子1上保持不变，从而也无需适配转子6。为此仅外表面9沿轴向方向x朝压力侧8渐缩。但是原则上也可以规定对平均泵直径dp的持续的适配，特别是朝压力侧8的锥形的渐缩。
34.从衬里3的最小壁厚wm出发，定子1朝压力侧8具有扩宽部10，通过所述扩宽部使平均壁厚w提高到端侧壁厚we。在吸入侧7上的端侧壁厚we优选地等于在压力侧8上的端侧壁厚we。由此，衬里3的弹性挠曲度或硬度在定子1的各端侧上几乎相同。
35.按照图1a中的剖视图，对于定子1可以给出a尺寸a和b尺寸b，所述a尺寸和b尺寸分别给出衬里3沿z方向z和沿y方向y的厚度。为了实现衬里3沿轴向方向x的锥形的渐缩，按照该实施形式规定，不仅a尺寸a、而且b尺寸b沿轴向方向x从相应的位置起持续减小。由此使平均壁厚w持续减小直至最小壁厚wm。因为外罩2面状地贴靠、优选地粘附或硫化在衬里3上，所述外罩的内直径d因此也持续减小。衬里3的外直径e因此等于外罩2的内直径d。
36.由于衬里3从吸入侧7出发锥形地渐缩以及在压力侧8上的随后的扩宽部10，将定子1分为三个区v、h、s或者说区域：
37.在定子1的吸入侧7上开始的预混合区v中，相对小的压力作用在泵空腔5中。同时，由于在预混合区v中的可相比拟的高的平均壁厚w而得出衬里3的高的弹性挠曲度或小的硬度。因此，所述预混合区v适用于，对通过吸入侧7输送的粗颗粒介质、例如水泥、灰浆或泥浆(所述粗颗粒介质可能还可以包含粗的材料组成部分、例如岩石块)进行粉碎或预压缩并且将所述粗颗粒介质均匀地混合成均质介质。
38.由于在该预混合区v中的高的弹性挠曲度，衬里3可以承受在粉碎这些粗的材料组成部分时作用的力，而在此没有显著超越正常磨损地损坏衬里3。这通过如下方式得以辅助，即，在预混合区v中还有小的压力作用在泵空腔5中并且该小的压力仅非常轻微地提高。由此能够确保优化的混合。
39.在预混合区v中，平均壁厚w恒定地保持为端侧壁厚we。从沿轴向方向x的一定的位置起，预混合区v过渡到高压区h中，其中这通过减小衬里3的平均壁厚w开始。由于平均壁厚w的减小，使衬里3的弹性挠曲度减小。同时泵空腔5中的压力沿轴向方向x提高，从而所输送的介质也以更高的力作用到衬里3上。然而，因为在预混合区v中已经发生对所输送的介质的粉碎和均质化，所以在高压区h中不太强烈地对衬里3施加负荷，因为介质的材料组成部分具有更小的颗粒尺寸。
40.同时，由于在高压区h中衬里3的变小的、更确切地说沿轴向方向x变小的弹性挠曲度能够实现更高的输送功率，因为面对越过在转子6与定子1的衬里3之间的密封线的回流，衬里3的材料为要输送的介质提供变得越来越高的阻力。在此，与在预混合区v中相比，在高压区h中由于衬里3的变小的平均壁厚w或变高的硬度而使压力更强烈地升高。在高压区h中例如还可以通过在泵空腔5中的高的压力以及衬里3的变小的弹性挠曲度对还存在的粗的
材料组成部分进行粉碎。不过，这些粗的材料组成部分仅还个别地存在并且直至最小壁厚wm非常强烈地减少，从而能够尽可能避免衬里3的超出正常磨损的损坏。
41.由于高压区h的锥形结构而能够改善定子1的回流特性。如果在泵空腔5中相邻的各腔之间的压力差过高，那么可能发生所输送的介质的回流。如果选择较硬的衬里3，那么回流仅在各腔之间压力差较高的情况下才出现。因此，随着在泵空腔5中所输送的介质的压力变得越来越高，沿轴向方向x变硬的衬里3同时也阻止回流，亦即在所输送的介质回流之前可能存在较高的压力差。
42.从最小壁厚wm出发，在定子1中沿轴向方向x紧接着是稳定区s，所述稳定区位于压力侧8或扩宽部10的区域中。在稳定区s中，衬里3的平均壁厚w又提高并且紧接着恒定地延伸，从而衬里3的弹性挠曲度又增大或衬里3的硬度又减小。由此，如在预混合区v中那样，在泵空腔5中在输出侧发生轻微的升压。
43.在至偏心螺杆泵的下一个构件的过渡区域中、亦即在定子1的压力侧8上由此出现减小的磨损，并且在过渡到下一个构件之前使所输送的介质稳定。
44.此外，通过在扩宽部10的区域中将平均壁厚w提高到端侧壁厚we可以(例如通过法兰)提供至偏心螺杆泵的下一个构件的连接部。在定子1的吸入侧7和压力侧8上，在相同的端侧壁厚we的情况下能够有利地使用相同的或标准化的法兰或连接部。基于定子1的外部形状能够明确地识别：应该沿定子1的哪个方向装配在偏心螺杆泵中。
45.按照在图2中示出的定子1的另外的实施形式，通过使衬里3的外表面9持续地适配于衬里3的螺旋的内表面4来实现使平均壁厚w沿轴向方向x的减小。据此，外表面9从一个确定的轴向位置起同样构成双头粗牙螺纹。因为外罩2面状地贴靠在衬里3的外表面9上或者粘附或硫化在所述外表面上，所以外罩2从一个确定的轴向位置起遵循内表面4的双头粗牙螺纹的形状。
46.由此也将定子1沿轴向方向x划分成预混合区v、高压区h和稳定区s，其中，在预混合区v中一开始还构成几乎恒定的平均壁厚w，所述平均壁厚等于端侧的平均壁厚we。由此在一定区域上实现衬里3的高的弹性挠曲度，由此可以粉碎或混合或均质化通过吸入侧7输送的介质，而在此没有显著地超越正常磨损地损坏衬里3。
47.从一个确定的轴向位置起，衬里3的平均壁厚w持续地减小(在图2中的点线)，如上所述，这通过如下方式实现，即，使衬里3的外表面9持续地适配于由内表面4构成的双头粗牙螺纹。由此也引起衬里3沿轴向方向从吸入侧7出发朝压力侧8的方向持续地渐缩。然而与在图1中的实施形式的区别在于，按照另外的更陡的走向实现平均壁厚w的减小或硬度的提高，因为实现提高的压力提升，所以这更强化泵效果。
48.而且在按照图2的实施形式中，通过衬里沿轴向方向x的持续渐缩构成高压区h，在所述高压区中衬里3的弹性挠曲度持续减小，同时在泵空腔5中压力越来越大。由此在高压区h的开头(如果仍然需要的话)可以发生对粗的材料组成部分的粉碎，其中，由于在泵空腔5中仍然较小的压力来避免衬里3的损坏。在接着的轴向延伸中，使所输送的介质又均质化，从而在最小壁厚的区域中能够实现在最大输送功率的同时的低磨损的输送。
49.在按照图2的实施形式中，平均壁厚w从最小壁厚wm出发在扩宽部10的区域中又增大并且随后恒定，从而也在此构成稳定区s。在该稳定区中，由于小的挠曲度使泵空腔5中的压力仅还轻微地提高，从而能够提供至偏心螺杆泵中的下一个构件的低磨损的且温和的具
有稳定的介质的过渡。在此，在压力侧8上的端侧壁厚we也等于在吸入侧7上的端侧壁厚we，以便实现在定子1的两个端侧上的相同的连接部。
50.按照在图2a和2b中的配置给图2中的实施形式的剖视图能看出，为了构成衬里3沿轴向方向x的持续的渐缩而不同地适配a尺寸a和b尺寸b。图2a示出定子1在预混合区v中的剖视图，其中，在该轴向位置的a尺寸a或b尺寸b基本上与在图1a中关于第一实施形式的尺寸a、b一致。在图2b中示出定子1在高压区h中、亦即在渐缩之后的剖视图。a尺寸a相对于在预混合区v中的状态(参见图2a)保持相同。仅b尺寸b相对于在预混合区v中的状态减小。因此，仅通过适配b尺寸b来实现衬里3沿轴向方向的持续的渐缩。
51.以相应的方式也示出外罩2或衬里3的半轴ha1、ha2。指向z方向的第一半轴ha1沿轴向方向x保持恒定，而指向y方向的第二半轴ha2持续渐缩。因为外罩2面状地贴靠在衬里3上，所以外罩2(内表面)与衬里3(外表面)的半轴ha1、ha2相对应。
52.由此也得出定子1的双头螺旋的外轮廓k9，由于外罩2的同时地形状适配于衬里3的外表面9而能从外部看出所述双头螺旋的外轮廓。通过该设计方案，因为通过沿轴向方向的螺旋的壁厚适配能够使弹性挠曲度优化地适配于泵空腔5中的压力情况，所以还可以辅助将定子1划分成不同的区v、h、s。
53.相对于在图2中的实施形式，按照图3规定，预混合区v沿轴向方向x的宽度vb相比于之前的实施形式增大。因此能够有针对性地确定：例如根据定子1的应用领域在哪个延伸尺寸上应发生对输送介质的低磨损的均质化或混合。由此可以减少在高压区h中的粗材料颗粒的数量并且由此有针对性地影响衬里3的磨损。也可以相应地调整稳定区s的宽度sb，以便给介质提供足够大的区域以用于稳定化并且因此例如根据应用范围而优化过渡部。也可以相应地选择高压区h的宽度hb，以便确定应通过压力梯度的相应的适配来提高输送功率的范围。这可以以与平均壁厚w的走向相互协调的方式实现，以便实现沿着输送方向的相应的压力提高。
54.在按照图1的第一实施例中也可以相应地可变地确定宽度vn、hb、sb。
55.在图3中此外规定，高压区h被分成两个高压区域h1、h2。在高压区h的第一高压区域h1中，平均壁厚w一开始沿轴向方向x持续减小，直至达到最小的平均壁厚wm。在高压区h的第二高压区域h2中，平均壁厚w几乎恒定地保持在最小的平均壁厚wm。紧接着，衬里3的平均壁厚w从最小的平均壁厚wm出发朝定子1的压力侧8又增大，从而在压力侧8上构成衬里3中的扩宽部10。
56.利用这样的结构提供一种“混合定子”，所述混合定子由预混合区v中的柱形定子和在高压区h的第二高压区域h2中的双头螺旋定子构成。在所述两个混合组成部分(在预混合区v中的柱形定子和在第二高压区域h2中的双头螺旋定子)之内的平均壁厚w在此是不同的然而分别是恒定的。通过对在第一高压区域h1中的平均壁厚w的持续适配来确保在所述两个混合组成部分之间的过渡，由此也如在图1和图2中的第一实施变型方案中那样同时实现衬里的硬度的适配。在稳定区s中，通过对平均壁厚w的持续适配来构成扩宽部10。
57.附图标记列表
[0058]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
定子
[0059]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外罩
[0060]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衬里
[0061]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衬里3的内表面
[0062]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
泵空腔
[0063]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转子
[0064]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吸入侧
[0065]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压力侧
[0066]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衬里3的外表面
[0067]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
扩宽部
[0068]aꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a尺寸
[0069]bꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
b尺寸
[0070]dꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外罩1的内直径
[0071]eꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衬里3的外直径
[0072]
dp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
平均泵直径
[0073]hꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压区
[0074]
h1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压区h的第一高压区域
[0075]
h2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压区h的第二高压区域
[0076]
hb
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压区h的宽度
[0077]
ha1
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一半轴
[0078]
ha2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二半轴
[0079]
k4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衬里3的内表面4的轮廓
[0080]
k9
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衬里3的外表面9的轮廓
[0081]sꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
稳定区
[0082]
sb
ꢀꢀꢀꢀꢀ
稳定区的宽度
[0083]vꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
预混合区
[0084]
vb
ꢀꢀꢀꢀꢀ
预混合区v的宽度
[0085]wꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
平均壁厚
[0086]
we
ꢀꢀꢀꢀꢀ
端侧壁厚
[0087]
wm
ꢀꢀꢀꢀꢀ
最小壁厚
[0088]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴向方向
[0089]
y、z
ꢀꢀꢀ
y、z方向