DE3818508A1 - Exzenterschneckenpumpe in sterilisierbarer ausfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe in ste­ rilisierbarer Ausführung mit

- einem Stator, in dem ein Rotor exzentrisch drehbar ange­ ordnet ist,
- einem Antriebswellengehäuse, in dem eine Antriebswelle angeordnet ist,
- einem Zwischenwellengehäuse, in dem eine Zwischenwelle angeordnet ist, die den Rotor mit der Antriebswelle ver­ bindet,
- einem Endgehäuse am von der Zwischenwelle abgewandten Ende des Stators,
- einem ersten Anschlußstutzen, der am Zwischenwellen­ gehäuse nahe dem Antriebswellengehäuse angeordnet ist,
- einem zweiten Anschlußstutzen, der am Zwischenwellen­ gehäuse nahe dem Stator angeordnet ist,
- einem dritten und einem vierten Anschlußstutzen, die beide am Endgehäuse angeordnet sind, und
- einer Umgehungsleitung, die den zweiten und den dritten Anschlußstutzen miteinander verbindet und mindestens ein Absperrventil enthält.

Pumpen dieser Gattung sind für die CIP-(Cleaning In Place)-Reinigung besonders geeignet. Sie werden zum Rei­ nigen mit einem Reinigungsmittel gespült, das von einer gesonderten Reinigungsmittelpumpe in solcher Menge je Zeiteinheit gefördert wird, daß in den Anschlußstutzen und im Zwischenwellengehäuse Strömungsgeschwindigkeiten von etwa 1,5 bis 2 m/s erreicht werden. Dabei soll der Rotor nur langsam rotieren, damit vor allem der Stator, der üblicherweise eine elastische Auskleidung aufweist, wäh­ rend der meist schon erheblichen chemischen und/oder ther­ mischen Beanspruchung durch das Reinigungsmittel nicht auch noch mechanisch hoch beansprucht wird. Wegen der geringen Drehzahl des Rotors kann nur ein kleiner Teil des Reinigungsmittels durch den Stator hindurchströmen; der größere Teil strömt durch die Umgehungsleitung, die zu diesem Zweck durch Öffnen des Ventils oder der Ventile freigegeben wird.

Das im vorstehenden für Reinigungsmittel Gesagte gilt sinngemäß auch für Sterilisiermittel, beispielsweise Dampf.

Die Ergebnisse der Reinigung von Exzenterschneckenpumpen der beschriebenen Gattung sind bisher nicht in allen Fäl­ len zufriedenstellend, vor allem dann nicht, wenn das zu­ vor geförderte Medium dazu neigt, Rückstände zu bilden, die fest an den Innenwänden der Pumpe haften.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe derart weiterzubilden, daß sie sich im CIP-Verfahren gründlicher reinigen läßt. Ferner soll die Sterilisierbarkeit und Sterilhaltung der Pumpe verbes­ sert werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Exzenter­ schneckenpumpe der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß der erste und der zweite Anschlußstutzen min­ destens annähernd tangential zum Zwischenwellengehäuse derart angeordnet sind, daß eine Flüssigkeit, die durch einen dieser beiden Anschlußstutzen in das Zwischenwellen­ gehäuse eintritt, einen Drall erhält und in der Drehrich­ tung dieses Dralles durch den anderen dieser beiden An­ schlußstutzen austritt.

Es hat sich herausgestellt, daß der Drall, den die Reini­ gungsflüssigkeit auf diese Weise erhält, entscheidend zur Gründlichkeit der Reinigung beiträgt, vor allem in den bisher besonders schwer zu reinigenden Bereichen, in denen der Stator und das Antriebswellengehäuse an das Zwischen­ wellengehäuse angeschlossen sind.

Nicht ganz so kritisch ist der Bereich, in dem der Stator an das Endgehäuse angeschlossen ist. Dennoch ist es vor­ teilhaft, wenn die Exzenterschneckenpumpe auch in diesem Bereich in der erfindungsgemäßen Weise dadurch weiterge­ bildet ist, daß der dritte Anschlußstutzen mindestens annähernd tangential zum Endgehäuse angeordnet ist.

Eine tangentiale Anordnung von Anschlußstutzen am Zwi­ schenwellengehäuse einer Exzenterschneckenpumpe ist aus der DE-OS 19 06 468 zwar bekannt, doch handelt es sich dort um Anschlußstutzen, die rings um einen Drehschieber min­ destens annähernd in der gleichen zur geometrischen Achse des Zwischenwellengehäuses normalen Ebene angeordnet und niemals gleichzeitig geöffnet sind. Jeder dieser Anschluß­ stutzen hat also die Funktion des ersten Anschlußstutzens einer Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Gattung. Eine Umgehungsleitung ist nicht vorgesehen; dem­ entsprechend sind ein zweiter und ein dritter Anschluß­ stutzen im Sinne der erfindungsgemäß weitergebildeten Gat­ tung nicht vorhanden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die lichten Querschnittsflächen aller Anschlußstutzen und der Umgehungsleitung, sowie die lichte Querschnittsfläche des Zwischenwellengehäuses nach Abzug der Querschnitts­ fläche der Zwischenwelle, mindestens annähernd gleich groß. Damit wird erreicht, daß die Strömungsgeschwindig­ keiten einer Reinigungsflüssigkeit, mit der die erfin­ dungsgemäße Pumpe gespült wird, überall mindestens annä­ hernd gleich sind.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die lichte Querschnitts­ fläche des ersten Anschlußstutzens, projiziert auf eine Ebene, welche die geometrische Achse der Antriebswelle und des Zwischenwellengehäuses enthält, sich mit der Projek­ tion einer Gleitringdichtung zwischen der Zwischenwelle und dem Antriebswellengehäuse überschneidet. Damit wird erreicht, daß der Bereich, in dem das Zwischenwellengehäu­ se sich an das Antriebswellengehäuse anschließt, vollstän­ dig oder jedenfalls weitgehend frei von toten Räumen ist, die eine Reinigung erschweren könnten.

Die Sterilisierbarkeit und Sterilhaltung der erfindungs­ gemäßen Exzenterschneckenpumpe kann ferner dadurch geför­ dert werden, daß die beiden Enden des Zwischenwellengehäu­ ses unmittelbar angrenzend an den ersten bzw. zweiten An­ schlußstutzen durch je eine radial äußere Ringdichtung gegen je einen gehäusefesten Zwischenring abgedichtet sind, der zusammen mit zwei weiteren Ringdichtungen einen Ringraum für ein Sperrfluid derart begrenzt, daß die äußere Umgebung von Innenräumen der Exzenterschnecken­ pumpe, die für ein Fördermedium vorgesehen sind, durch die radial äußere Ringdichtung, den Ringraum für das Sperr­ fluid und je eine der weiteren Ringdichtungen getrennt ist. Das Sperrfluid schwemmt Bakterien weg, die in einem der genannten Ringräume eingedrungen sein könnten. Vor­ zugsweise wird ein Sperrfluid verwendet, das durch seine chemische Beschaffenheit und/oder seine hohe Temperatur unmittelbar keimtötend wirkt.

Eine der genannten weiteren Ringdichtungen am statorsei­ tigen Ende des Zwischenwellengehäuses ist vorzugsweise Bestandteil einer elastischen Auskleidung des Stators.

Vorzugsweise ist der Stator gegen das Endgehäuse in glei­ cher Weise abgedichtet wie gegen das Zwischenwellenge­ häuse.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe,

Fig. 2 den Querschnitt in der Ebene II-II und teilweise in der Ebene II′-II′ in Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich III in Fig. 1,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich IV in Fig. 1 und

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich V in Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe ist vorzugs­ weise, wie in Fig. 1 dargestellt, senkrecht angeordnet. Sie hat ein Antriebswellengehäuse 10, das dazu bestimmt ist, an einen nicht dargestellten Motor angeflanscht zu werden, und eine hohle Antriebswelle 12(Fig. 3) enthält, die an der Abtriebswelle 14 des Motors befestigt und durch eine doppelt wirkende Gleitringdichtungsanordnung 16 abge­ dichtet ist.

Das Antriebswellengehäuse 10 ist durch ein Zwischenwel­ lengehäuse 18, das eine Zwischenwelle 20 enthält, an einen Stator 22 angeschlossen. Dieser enthält, wie bei Exzenter­ schneckenpumpen üblich, eine elastische Auskleidung 24, die ein zweigängiges Innengewinde aufweist und einen Rotor 26 in Form einer eingängigen Schnecke umschließt. Der Rotor 26 wird von der hohlen Antriebswelle 12 über eine erste starre Verschraubung 28, die als Biegestab ausgebil­ dete Zwischenwelle 20 und eine zweite starre Verschraubung 30 derart angetrieben, daß er sich zugleich um sich selbst dreht und exzentrisch um die Achse A des Stators 22 um­ läuft, die mit der geometrischen Achse der Antriebswelle 12 und des Zwischenwellengehäuses 18 übereinstimmt.

An den Stator 22 schließt sich ein Endgehäuse 32 an. Sämt­ liche genannten Gehäuse sind in axialer Richtung miteinan­ der verspannt. Hierzu dienen Zuganker 34 und 36, die ein erweitertes oberes Ende 38 des Zwischenwellengehäuses 18 mit dem Antriebswellengehäuse 10 bzw. ein erweitertes unteres Ende 40 des Zwischenwellengehäuses 18 mit dem End­ gehäuse 32 verbinden.

In das erweiterte obere Ende 38 des Zwischenwellengehäuses 18 mündet tangential ein erster Anschlußstutzen 42, dessen Achse in der radialen Ebene II′-II′ in Fig. 1 liegt. Vom erweiterten unteren Ende 40 des Zwischenwellengehäuses 18 geht annähernd tangential ein zweiter Anschlußstutzen 44 aus. Ein dritter Anschlußstutzen 46, der in Form und Anordnung mit dem zweiten Anschlußstutzen 44 überein­ stimmt, also ebenfalls annähernd tangential angeordnet ist, mündet in das Endgehäuse 32. Ein vierter Anschluß­ stutzen 48 am Endgehäuse 32 erstreckt sich gleichachsig mit dem Stator 22 von diesem weg.

Der zweite und der dritte Anschlußstutzen 44 und 46 sind miteinander durch eine Umgehungsleitung 50 verbunden, die in unmittelbarer Nachbarschaft mit diesen Anschlußstutzen 44 und 46 je ein Absperrventil 52 enthält. Die Absperr­ ventile 52 sind als Klappenventile in geschlossenem Zu­ stand dargestellt; sie lassen sich beispielsweise mit je einem Handhebel öffnen.

Die starren Verschraubungen 28 und 30 haben je eine ab­ dichtend aufgeschraubte Überwurfmutter 54. Die Überwurf­ mutter 54 der in Fig. 1 oberen Verschraubung 28 ist durch einen Faltenbalg 56 aus Metall mit einem ersten drehbaren Gleitring 58 der Gleitringdichtungsanordnung 16 verbunden, deren sämtliche Gleitringe aus keramischem Werkstoff be­ stehen. Der erste drehbare Gleitring 58 dichtet gegen einen ersten gehäusefesten Gleitring 60 ab, der ein Ende einer gehäusefesten Hülse 62 mit radialem Spiel um­ schließt. In der Nähe des anderen Endes der gehäusefesten Hülse 62 ist auf der hohlen Antriebswelle 12 ein zweiter drehbarer Gleitring 64 axial verschiebbar angeordnet und mit axialer Vorspannung an einem zweiten gehäusefesten Gleitring 66 anliegend gehalten, und zwar in der gleichen axialen Richtung, in welcher der erste drehbare Gleitring 58 vom Faltenbalg 56 gegen den ersten gehäusefesten Gleitring 60 gedrückt wird. Die beiden Paare zusammenge­ höriger Gleitringe 58 und 60 sowie 64 und 66 der Gleit­ ringdichtungsanordnung 16 bilden somit eine Tandemanord­ nung.

Zwischen dem erweiterten, in Fig. 1 oberen Ende 38 des Zwischenwellengehäuses 18 und einem an der gehäusefesten Hülse 62 ungefähr mittig angeordneten äußeren Flansch ist ein gehäusefester Zwischenring 68 eingespannt. Dieser ge­ häusefeste Zwischenring 68 ist durch eine radial äußere Ringdichtung 70 gegen das erweiterte obere Ende 38 des Zwischenwellengehäuses 18 abgedichtet und hält zwischen sich und diesem erweiterten Ende 38 den ersten gehäuse­ festen Gleitring 60 axial eingespannt, wobei dieser gegen das erweiterte Ende 38 und gegen den gehäusefesten Zwi­ schenring 68 durch je eine weitere Ringdichtung 72 bzw. 74 abgedichtet ist. Der gehäusefeste Zwischenring 68 ist sei­ nerseits gegen den erwähnten äußeren Flansch der gehäuse­ festen Hülse 62 durch eine weitere Ringdichtung 76 abge­ dichtet.

Zwischen den drei Ringdichtungen 70, 72 und 74 ist ein Ringraum 78 ausgebildet, an den ein am gehäusefesten Zwischenring 68 befestigter Einlaß 80 für ein Sperrfluid, beispielsweise Wasserdampf angeschlossen ist. Der erste gehäusefeste Gleitring 60 weist mehrere radiale Kanäle 82 auf, durch die das Sperrfluid in den Zwischenraum zwischen dem ersten gehäusefesten Gleitring 60 und der gehäusefe­ sten Hülse 62 gelangt. Dieser Zwischenraum endet unmittel­ bar radial innerhalb des ersten drehbaren Gleitrings 58. Von dort gelangt das Sperrfluid einerseits in den Raum innerhalb des Faltenbalgs 56 und andererseits in den Zwischenraum zwischen der gehäusefesten Hülse 62 und der hohlen Antriebswelle 12.

Die gehäusefeste Hülse 62 ist gegen den zweiten gehäuse­ festen Gleitring 66 durch eine weitere Ringdichtung 84 ab­ gedichtet. In der Nähe der Ringdichtung 84 ist der Innen­ raum der gehäusefesten Hülse 62 an einen Auslaß 86 für das Sperrfluid angeschlossen. Der Auslaß 86 ist in Fig. 3 zugunsten einer deutlichen zeichnerischen Darstellung gegenüber Fig. 1 um 180° versetzt gezeichnet.

Statische Dichtungsanordnungen, wie sie von den Ringdich­ tungen 70, 72 und 74 gebildet sind, wiederholen sich an der gesamten Exzenterschneckenpumpe überall, wo ein vom Fördermedium durchströmbarer Innenraum gegen die äußere Umgebung abzudichten ist. So ist gemäß Fig. 4 das untere erweiterte Ende 40 des Zwischenwellengehäuses 18 über einen gehäusefesten Zwischenring 88 an den Stator 22 angeschlossen. Der gehäusefeste Zwischenring 88 ist durch eine radial äußere Ringdichtung 90 gegen das erweiterte Ende 40 abgedichtet und durch je eine weitere Ringdichtung 92 und 94 gegen den Stator 22 bzw. dessen elastische Aus­ kleidung 24, wobei die Ringdichtung 94 von dieser Aus­ kleidung selbst gebildet ist. Zwischen den drei Ringdich­ tungen 90, 92 und 94 ist wiederum ein Ringraum 96 ausge­ bildet, an den ein Einlaß 98 und ein nicht dargestellter Auslaß für ein Sperrfluid angeschlossen sind.

Die Anschlußstutzen 42, 44, 46 und 48 haben lichte Quer­ schnittsflächen F 42, F 44, F 46 und F 48 haben lichte Quer­ schnittsflächen F 42, F 44, F 46 und F 48, die alle mindestens annähernd gleich groß sind. Ebenso groß ist die lichte Querschnittsfläche F 18 des Zwischenwellengehäuses 18 nach Abzug des Querschnitts der Zwischenwelle 20. Schließlich hat auch die Umgehungsleitung 50 in geöffnetem Zustand der Absperrventile 52 überall eine lichte Querschnittsfläche F 50, die mit jeder der vorgenannten Querschnittsflächen so genau wie möglich übereinstimmt.

Claims (7)

1. Exzenterschneckenpumpe in sterilisierbarer Ausführung mit - einem Stator (22), in dem ein Rotor (26) exzentrisch drehbar angeordnet ist,
- einem Antriebswellengehäuse (10), in dem eine Antriebs­ welle (12) angeordnet ist,
- einem Zwischenwellengehäuse (18), in dem eine Zwischen­ welle (20) angeordnet ist, die den Rotor (26) mit der An­ triebswelle (12) verbindet,
- einem Endgehäuse (32) am von der Zwischenwelle (20) ab­ gewandten Ende des Stators (22),
- einem ersten Anschlußstutzen (42), der am Zwischenwel­ lengehäuse (18) nahe dem Antriebswellengehäuse (10) ange­ ordnet ist,
- einem zweiten Anschlußstutzen (44), der am Zwischenwel­ lengehäuse (18) nahe dem Stator (22) angeordnet ist,
- einem dritten und einem vierten Anschlußstutzen (46, 48), die beide am Endgehäuse (32) angeordnet sind, und
- einer Umgehungsleitung (50), die den zweiten und den dritten Anschlußstutzen (44, 46) miteinander verbindet und mindestens ein Absperrventil (52) enthält,dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Anschlußstutzen (42, 44) mindestens annähernd tangential zum Zwischenwellengehäuse (18) derart angeord­ net sind, daß eine Flüssigkeit, die durch einen dieser beiden Anschlußstutzen (42, 44) in das Zwischenwellen­ gehäuse (18) eintritt, einen Drall erhält und in der Dreh­ richtung dieses Dralls durch den anderen dieser beiden Anschlußstutzen (44, 42) austritt.

2. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Anschlußstutzen (46) mindestens annähernd tangential zum Endgehäuse (32) angeordnet ist.

3. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichten Querschnittsflächen aller Anschlußstutzen (42, 44, 46, 48), der Umgehungsleitung (50) sowie die lichte Quer­ schnittsfläche des Zwischenwellengehäuses (18) nach Abzug der Querschnittsfläche der Zwischenwelle (20) mindestens annähernd gleich groß sind.

4. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Querschnittsfläche (F 42) des ersten Anschlußstutzens (42) projiziert auf eine Ebene, welche die geometrische Achse (A) der Antriebswelle (12) enthält, sich mit der Projek­ tion einer Gleitringdichtung (58, 60) zwischen der Zwi­ schenwelle (20) und dem Antriebswellengehäuse (10) über­ schneidet.

5. Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Zwischenwellengehäuses (18) unmittelbar angren­ zend an den ersten bzw. zweiten Anschlußstutzen (42, 44) durch je eine radial äußere Ringdichtung (70, 90) gegen je einen gehäusefesten Zwischenring (68, 88) abgedichtet sind, der zusammen mit zwei weiteren Ringdichtungen (72, 74; 92, 94) einen Ringraum (78; 96) für ein Sperrfluid derart begrenzt, daß die äußere Umgebung von Innenräumen der Exzenterschneckenpumpe, die für ein Fördermedium vor­ gesehen sind, durch die radial äußere Ringdichtung (70; 90) den Ringraum (78; 96) für das Sperrfluid und je eine der weiteren Ringdichtungen (72, 74; 92, 94) getrennt ist.

6. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der wei­ teren Ringdichtungen (94) am statorseitigen Ende des Zwi­ schenwellengehäuses (18) Bestandteil einer elastischen Aus­ kleidung (24) des Stators (22) ist.

7. Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (22) gegen das Endgehäuse (32) in gleicher Weise abge­ dichtet ist wie gegen das Zwischenwellengehäuse (18).