Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, mit einem aus elastischem Material hergestellten Statorkörper, in den eine sich über die Länge des Statorkörpers erstreckende, schraubenförmigen Durchgangsöffnung (für einen Rotor) integriert ist, wobei die Durchgangsöffnung z. B. einen langlochförmigen Querschnitt oder einen (abgerundet) dreieckigen Querschnitt aufweist.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Stator-Rotor-Kombination mit einem derartigen Stator und mit einem schraubenförmigen Rotor, der vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Exzenterschneckenpumpe mit einer solchen Stator-Rotor-Kombination, d. h. mit einem Stator und mit einem Rotor und mit einem Antrieb, mit dem der Rotor in der Durchgangsöffnung des Statorkörpers rotierend antreibbar ist sowie vorzugsweise mit einer Kuppeleinrichtung, mit der der Antrieb mit dem exzentrisch rotierenden Rotor bzw. dessen exzentrisch rotierendem Rotorende verbunden ist.

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 auch Feststoffanteile enthalten. Der Rotor ist schraubenförmig ausgebildet, und zwar vorzugsweise mit verhältnismäßig großer Steigung und Gangtiefe sowie relativ kleinem Kerndurchmesser. Er ist exzentrisch im Stator bzw. in der Durchgangsöffnung des Stators angeordnet und der Stator bzw. dessen schraubenförmiger Innenraum (mit Langlochgeometrie) weist einen Gewindegang mehr auf als der

Rotor (mit kreisförmigem Querschnitt). Dabei liegt der Rotor über eine oder mehrere ununterbrochene Dichtlinien an der Innenfläche des Stators bzw. an der Innenfläche der Durchgangsöffnung 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 insbesondere einen Elastomer, z. B. einen (Synthese-)Kautschuk oder eine Kautschukmischung. Es werden optional auch Verbundwerkstoffe aus einem elastischen Material (z. B. Elastomer) und einem anderen Material, z. B. Metall, umfasst, ebenso wie faserverstärkte Materialien, z. B. ein faserverstärktes elastisches Material.

Die in der Praxis in Exzenterschneckenpumpen eingesetzten Statoren haben sich hervorragend bewährt, sie sind jedoch weiterentwicklungsfähig. Denn es handelt sich um Komponenten einer Exzenterschneckenpumpe, die im Betrieb einem Verschleiß unterliegen. So besteht zum einen das Bedürfnis, den Verschleiß von Statoren zu minimieren. Zum anderen muss sichergestellt werden, dass die Funktion der Pumpe mit zunehmendem Verschleiß nicht oder allenfalls minimal beeinträchtigt wird. Dieses gilt insbesondere für den Erhalt der Dichtlinie und/oder die optimalen Fördereigenschaften.

Aus der WO 2018/162360 A1 sind ein Stator und eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei der Stator im drucklosen Zustand eine von der Soll-Geometrie abweichende Übermaß-Geometrie mit einer oder mehreren Übermaßbereichen aufweist, die als Materialvor-

haltungen über die Soll-Geometrie hinaus in Richtung zum Rotor hin ausgebildet sind und sich jeweils über einen begrenzten Längenbereich erstrecken. Diese Übermaßbereiche sind so dimensioniert, dass sich im Betriebszustand bei vorgegebenem Betriebsdruck die Ist-Geometrie an die Soll-Geometrie annähert und bevorzugt die Soll-Geometrie eingestellt wird. Besonders bevorzugt wird ein solcher Stator bei einer Exzenterschneckenpumpe mit einem Statormantel eingesetzt, der mit einer Spannvorrichtung gegen den Stator verspannbar ist, um auf diese Weise die Verspannung des Stators zu ändern und gegebenenfalls auch nachzustellen.

In der Praxis werden elastische Statoren durch herkömmliche Fertigungsmethoden, z. B. durch Extrusion hergestellt. Alternativ wird in der DE 20 2016 100 894 U1 die Möglichkeit beschrieben, einen Statormantel und seine Auskleidung als kombiniertes 3D-Druckteil auszuführen.

In der US 9,309,767 B2 wird im Übrigen ein Stator für eine Exzenterschneckenpumpe beschrieben, bei welchem in das elastische Material Hohlräume integriert sind. Der Stator zeichnet sich durch einen komplexen Aufbau aus einem Statorgehäuse und einer Statoreinlage aus, wobei die Statoreinlage wiederum aus einem Einsatzkörper und einer Einsatzbeschichtung zusammengesetzt ist. In den Einsatzkörper ist eine Vielzahl von Hohlräumen integriert. Die Durchgangsöffnung des Stators hat eine sternförmige bzw. blütenförmige, symmetrische Geometrie und die Öffnungen in dem Einsatzkörper sind symmetrisch um die Durchgangsöffnung verteilt. Der Einsatzkörper kann auch nach Art einer Skelettstruktur mit Hohlräumen und Stegen konstruiert sein. Es besteht im Übrigen die Möglichkeit, diese Hohlräume mit einem Füllmaterial, z. B. mit einem Gas oder einer Flüssigkeit zu füllen oder die Hohlräume zu evakuieren. Auf diese Weise soll eine Anpassung des Stators hinsichtlich der Steifigkeit möglich sein.

Eine weitere Ausführungsform eines Stators mit integrierten Hohlräumen kennt man aus der US 10,527,037 B2.

Ein Stator mit einer Durchgangsöffnung, die einen dreieckigen bzw. abgerundet-dreieckigen Querschnitt aufweist, wird z. B. in der DE 19 842 754 A1 beschrieben. Eine solche Geometrie wird von der Anmelderin auch als Tricam- Geometrie bezeichnet.

Ausgehend von dem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Stator der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der sich durch reduzierten Verschleiß und/oder eine erhöhte Funktionalität bei gleichzeitig einfacher Fertigung auszeichnet. Außerdem sollen eine Rotor-Stator-Kombination und eine Exzenterschneckenpumpe mit einem solchen Stator zur Verfügung gestellt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Stator der eingangs beschriebenen Art, dass in den Statorkörper um den Umfang der Durchgangsöffnung verteilte Hohlräume integriert sind, die sich jeweils über die Länge des Statorkörpers erstrecken oder entlang der Länge des Statorkörpers angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese Hohlräume ungleichmäßig um den Umfang der Durchgangsöffnung verteilt.

In einer ersten Ausführungsform können diese Hohlräume als sich über die gesamte Länge des Statorkörpers erstreckende Kanäle ausgebildet sein, die um den Umfang der Durchgangsöffnung verteilt sind. Der Querschnitt dieser Kanäle kann z. B. als Kreis, Dreieck, Hexagon oder Raute ausgebildet sein. In einer alternativen, zweiten Ausführungsform bilden die Hohlräume keine (durchgehenden) Kanäle, sondern es handelt sich jeweils um Hohlraumreihen, die

sich entlang der Länge des Stators erstrecken und die jeweils eine Vielzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten Hohlräumen aufweisen. Diese Hohlraumreihen sind wiederum um den Umfang der Durchgangsöffnung verteilt, und zwar ebenfalls bevorzugt ungleichmäßig. Für die Hohlraumreihen kommen die gleichen, oben genannten Querschnittformen in Betracht, wie für die Kanäle. In beiden Fällen verlaufen die Kanäle bzw. die Hohlraumreihen bevorzugt parallel zu der Durchgangsöffnung und folglich ebenfalls schraubenförmig.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Stator mit einer im Querschnitt langlochförmigen Durchgangsöffnung verwendet, so dass sich die Erfindung bevorzugt auf solche Statoren bezieht. Eine Durchgangsöffnung mit langlochförmigem Querschnitt meint insbesondere einen solchen Querschnitt, der von zwei bogenförmigen Bogenbereichen, z. B. zwei Halbkreisen, und von zwei die Bogenbereiche verbindenden Verbindungsbereichen, z. B. zwei parallelen Geraden, gebildet wird. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Stator mit einer Durchgangsöffnung verwendet werden, die einen dreieckigen bzw. abgerundet-dreieckigen Querschnitt aufweist. Eine solche Geometrie wird von der Anmelderin auch als „Tricam-Geometrie“ bezeichnet. Dieser Querschnitt setzt sich aus drei bogenförmigen Bogenbereichen zusammen. Die jeweils paarweise von einem Verbindungsbereich, z. B. einem geraden oder im Wesentlichen geraden Verbindungsbereich verbunden werden, sodass die drei Bogenbereiche und die dazwischen angeordneten drei Verbindungsbereiche eine dreieckige Grundstruktur mit „abgerundeten Ecken“ bilden. Schließlich umfasst die Erfindung aber auch Ausführungsformen mit Durchgangsöffnungen anderer Geometrie, z. B. mit einem sternförmigen oder abgerundet sternförmigen Querschnitt.

Erfindungsgemäß ist das Volumen des elastischen Stators nicht komplett mit elastischem Material gefüllt, sondern es werden Hohlräume integriert. Damit werden bevorzugt nur die Oberflächen (d. h. die innere Oberfläche bzw. Wandung und die äußere Oberfläche bzw. Wandung) des elastomeren Stators in einer gewissen Materialstärke gefertigt und zwischen der inneren und der äußeren Wandung bzw. zwischen der äußeren Wandung und der inneren Durchgangsöffnung wird durch die Hohlräume eine geeignete Füll-Geometrie erzeugt. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die Wandstärke der inneren Wandung oder deren Elastizität in den besonders für Verschleiß anfälligen Bereichen, z. B. im Bereich der Radien des Langlochs, zu erhöhen, um eine längere Lebensdauer zu erzielen.

Erfindungsgemäß lässt sich durch Variation der Wandstärke und/oder durch die Struktur der Füllgeometrie über den Umfang des Statorkörpers betrachtet für jeden Punkt die Elastizität bzw. die Steifigkeit des Stators gesondert modellieren, z. B. in Abhängigkeit von dem an den jeweiligen Punkt zu erwartenden Verschleiß. Dieses gilt zunächst einmal bezogen auf den Umfang des Statorkörpers. Jedoch lässt sich auch in axialer Richtung die Wandstärke und/oder die Struktur der Füllgeometrie variieren, um ein unterschiedliches bzw. variables Verhalten des Stators auf der Saugseite und der Druckseite zu erzielen. Damit lassen sich beispielsweise die unterschiedlichen Druckverhältnisse an den beiden Enden des Stators kompensieren, um so einen möglichst gleichmäßigen Betrieb des Rotor-Stator Systems zu gewährleisten.

Besonders vorteilhaft ist die Tatsache, dass im Vergleich zu einem „massiven“ Stator ein härteres Material verwendet werden kann, da die Nachgiebigkeit bei einem bestimmten Material durch die Hohlräume erhöht wird. Durch Verwendung eines härteren Materials lässt sich die Widerstandsfähigkeit und damit die Lebensdauer des Stators bzw. der Statoroberfläche erhöhen und damit der

Verschleiß verringern. Durch die Hohlräume wird jedoch die gewünschte Elastizität bzw. Nachgiebigkeit trotz des härteren Materials einwandfrei erreicht.

Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass erfindungsgemäß die Möglichkeit besteht, diese Hohlräume ungleichmäßig um den Umfang der z. B. langlochförmigen Durchgangsöffnung herum zu verteilen. Das bedeutet, dass die Hohlräume, z. B. die Kanäle oder Hohlraumreihen, um den Umfang der Durchgangsöffnung derart verteilt werden können und/oder derart dimensioniert werden können, dass sie keine Symmetrie bezogen auf die Symmetrieachsen oder Symmetriepunkte der Geometrie, z. B. Langlochgeometrie der Durchgangsöffnung aufweisen oder auch eine von der Symmetrie der Geometrie (z. B. Langlochgeometrie) der Durchgangsöffnung abweichende Symmetrie aufweisen.

In besonders bevorzugter Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Statorkörper über den Umfang der Durchgangsöffnung mit einer nicht gleichmäßigen Klemmung ausgebildet ist, d. h. mit nicht gleichmäßigem Übermaß des für den Stator vorgesehenen Rotors gegenüber dem Stator. Erfindungsgemäß besteht nun die Möglichkeit, die (ungleichmäßige) Verteilung der Hohlräume um den Umfang der Durchgangsöffnung an die ungleichmäßige Verteilung der Klemmung anzupassen bzw. die Verteilung der Durchgangsöffnungen in Abhängigkeit von der ungleichmäßigen Verteilung der Klemmung auszuführen.

Es ist möglich, dass die Hohlräume derartig um den Umfang der Durchgangsöffnung verteilt sind, dass der Stator über den gesamten Umfang eine gleiche oder im Wesentlichen gleiche elastische Nachgiebigkeit besitzt, und zwar z. B. trotz variierender Wandstärke des Statorkörpers über den Umfang. So hat ein Stator mit langlochförmiger Durchgangsöffnung und einem kreis-

förmigen Außenquerschnitt über den Umfang eine ungleichmäßige (Gesamt-)Wandstärke, die im Bereich der Enden der Langlöcher geringer ist als im Bereich der geraden Verbindungsbereiche der Langlöcher. Trotz dieser ungleichmäßigen Wandstärke lässt sich über die erfindungswesentlichen Hohlräume über den gesamten Umfang des Stators eine gleiche oder im Wesentlichen gleiche elastische Nachgiebigkeit realisieren. Gleiches gilt für andere Geometrien, z. B. für den abgerundet dreieckförmigen Querschnitt oder alternativ auch einen abgerundet sternförmigen Querschnitt. Alternativ bietet die Erfindung aber auch die Möglichkeit, die Nachgiebigkeit/Flexibilität über den Umfang der Geometrie unterschiedlich und sehr variabel einzustellen, und zwar durch die Hohlräume. So lässt sich z. B. die Nachgiebigkeit in verschleißanfälligen Bereichen erhöhen, z. B. in den Radien.

Die Integration von Hohlräumen in den Statorkörper führt dazu, dass der Statorkörper durch die Hohlräume (zumindest bereichsweise bzw. über einen Teilumfang oder auch über den Gesamtumfang) in eine innere Wand mit innerer Wandstärke und eine äußere Wand mit äußerer Wandstärke unterteilt wird, wobei die Hohlräume vorzugsweise zwischen der inneren Wand und der äußeren Wand liegen. Die innere Wand ist der Durchgangsöffnung zugewandt, d. h. sie befindet sich zwischen den Hohlräumen und der zentralen Durchgangsöffnung. Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass diese innere Wandstärke, die zwischen den Hohlräumen und der inneren Durchgangsöffnung gebildet wird, über den Umfang ungleichmäßig ist. So ist es z. B. möglich, dass in einem Bogenbereich oder in mehreren Bogenbereichen der Langlochgeometrie (oder einer dreieckigen Geometrie) eine über den Teilumfang des jeweiligen Bogenbereiches ungleichmäßige innere Wandstärke realisiert wird. Alternativ oder ergänzend besteht die Möglichkeit, dass in einem oder in mehreren geraden Verbindungsbereichen der (Langloch)Geometrie eine über die Länge des jeweiligen Verbindungsbereiches ungleichmäßige innere

Wandstärke realisiert wird. Bei einer solchen Geometrie, aber auch bei anderen Geometrien der Durchgangsöffnung und/oder des Rotors besteht die Möglichkeit, durch die Verteilung und/oder Dimensionierung der Hohlräume die innere Wandstärke einzustellen, und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von den Bereichen mit hoher oder geringer Klemmung. So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, in Bereichen mit hohem Verschleiß eine hohe Klemmung zu realisieren und dort die Hohlräume so auszugestalten, dass eine hohe innere Wandstärke vorgesehen ist. In Bereichen mit geringem Verschleiß wird eine geringe Klemmung realisiert und in diesen Bereichen kann auch eine geringere innere Wandstärke realisiert werden. Diese Variation erfolgt z. B. über den Teilumfang der Langlochgeometrie oder auch einer abgerundet dreieckigen Geometrie oder alternativ auch einer (abgerundet sternförmigen Geometrie). Bezüglich der Langlochgeometrie wird auch auf die Figurenbeschreibung und die Zeichnungen verwiesen. So besteht zum Beispiel Möglichkeit, dass die Hohlräume um den Teilumfang eines Bogenbereiches oder beider Bogenbereiche jeweils ungleichmäßig verteilt sind, z. B. mit ungleichmäßiger Größe und/oder ungleichmäßigem Abstand oder lediglich über einen Teilumfang des Bogenbereiches, z. B. über weniger als 3/4 des Teilumfanges des Bogenbereiches.

Bevorzugt ist die innere Wandstärke in Bereichen mit höherer Klemmung größer als in Bereichen mit niedriger Klemmung. Es besteht alternativ oder ergänzend die Möglichkeit, in Bereichen mit höherer Klemmung zur Erhöhung der Nachgiebigkeit Hohlräume (z. B. Kanäle) mit größerem Volumen und/oder größerer Hohlraumdichte anzuordnen als in Bereichen mit geringerer Klemmung.

Insgesamt bestehen vielfache Anpassungsmöglichkeiten, durch die sich die Funktionalität optimieren und der Verschleiß des Stators minimieren lassen.

Besonders bevorzugt ist der Statorkörper über den gesamten Querschnitt und die gesamte Länge vollständig aus einem elastischen Material gefertigt, vorzugsweise homogen aus einem einheitlichen, elastischen Material. Der Statorkörper ist folglich nicht mit zusätzlichen Teilen aus anderem Material und insbesondere nicht mit zusätzlichen metallischen Teilen oder Metallrohren versehen oder fest verbunden, sondern es handelt sich um einen vollständig aus elastischem Material gefertigten Statorkörper, der jedoch - wie eingangs beschrieben - mit integrierten Verstärkungsfasern oder dergleichen im Sinne eines Verbundmaterials verstärkt sein kann. Im Übrigen liegt es im Rahmen der Erfindung, dass zusätzlich zu dem Statorkörper ein separater Statormantel vorgesehen ist, der jedoch nicht Bestandteil des Statorkörpers ist, sondern den Statorkörper als separates Bauteil im montierten Zustand lösbar und zerstörungsfrei demontierbar umgibt.

Bei dem elastischen Statorkörper kann es sich um einen einstückig gefertigten Statorkörper handeln. Alternativ kann der elastische Statorkörper als längs- geteilter Statorkörper aus mehreren Statorsegmenten, z. B. zwei Halbschalen, bestehen.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform realisiert, bei der der Statormantel gegen den Statorkörper verspannbar ist, vorzugsweise in radialer Richtung verspannbar ist, und zwar z. B. durch einen längsgeteilten Mantel aus mehreren über den Umfang verteilten und in radialer Richtung verspannbaren Mantelsegmenten, die auch als Spannelemente bezeichnet werden. Solche Statoren mit spannbarem Statorkörper sind bekannt und es kann auf die bekannten Erkenntnisse zurückgegriffen werden, die jedoch erfindungsgemäß mit einem Statorkörper mit den beschriebenen Hohlräumen realisiert werden. Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich folglich besonders bevorzugt bei spannbaren

Statoren erzielen, d. h. und folglich in Kombination mit der Nachstellung. Bei verschleißbedingter Nachstellung können Verformungen der Geometrie kompensiert werden und damit können auch bei Nachstellung optimale Fördereigenschaften gewährleistet werden.

Es besteht außerdem die Möglichkeit, in die Hohlräume des Statorkörpers elektrische und elektronische Komponenten einzusetzen, z. B. Sensoren.

Insbesondere ist es vorteilhaft, mehrere Sensoren in die Hohlräume des Stators zu integrieren, und zwar vorzugsweise über den Umfang und/oder über die Länge des Stators verteilt. Dadurch lässt sich eine präzise Überwachung des Zustandes der Exzenterschneckenpumpe bewirken, z.B. des Betriebs- oder Verschleißzustandes oder auch eines Störzustandes. Durch eine höhere Anzahl an Sensoren lässt sich die Messgenauigkeit ebenso verbessern wie (durch Redundanz) die Ausfallsicherheit des Systems.

Beispielsweise können in die Hohlräume Sensoren eingesetzt werden, mit denen der Betriebsdruck der Exzenterschneckenpumpe gemessen wird. Diese Sensoren können mit einer Überwachungsvorrichtung verbunden sein, mit der sich der Zustand der Exzenterschneckenpumpe bestimmen und/oder überwachen lässt.

Außerdem ist optional vorgesehen, die Hohlräume mit einem anderen Material, z. B. mit einem Fluid (z. B. einer Flüssigkeit und/oder einem Gas) zu füllen. Damit besteht die Möglichkeit, die Eigenschaften des Stators, z. B. dessen Nachgiebigkeit variabel über die Füllung und/oder den Druck des Mediums zu variieren, und zwar gegebenenfalls auch variabel über den Umfang verteilt. Die Füll-Geometrie lässt sich folglich über ein solches Fluid zur Nachstellung variieren, so dass eine Anpassung der Eigenschaften im Sinne einer

Nachstellung auch in Abhängigkeit von einem Verschleiß möglich ist. Je nach Viskosität des Mediums lassen sich z. B. die Reaktionsgeschwindigkeit des Stators auf Verformungen beeinflussen und/oder dämpfen. Alternativ oder ergänzend besteht die Möglichkeit, den Stator über ein solches Fluid zu kühlen und/oder zu temperieren.

Der Statorkörper kann im Zuge der Fertigung sogleich mit geeigneten Anschlüssen für ein Fluid, z. B. mit pneumatischen oder hydraulischen Anschlüssen für eine Variation der Füll-Geometrie zur Nachstellung versehen werden. Denn auch die Beaufschlagung mit Druck, z. B. mit einem Gas oder einem Flüssigkeits-Gasgemisch, ist denkbar, so dass durch Anpassung des Drucks die Härte des Stators variiert werden kann. Optional können Drucksensoren in die Hohlräume integriert werden, um die Bewegung des Stators zu analysieren und darauf Einfluss zu nehmen.

Der Statorkörper lässt sich sehr wirtschaftlich durch Extrusion herstellen, denn moderne Extrusionsvorrichtungen bzw. Extrusionsverfahren ermöglichen auch die Herstellung der schraubenförmigen Geometrie und damit lassen sich auch die Hohlräume, die bevorzugt ebenfalls schraubenförmig über die Länge verlaufen, im Zuge der Extrusion in den elastischen Statorkörper integrieren. Alternativ können auch additive Fertigungsverfahren wie z. B. der 3D-Druck zum Einsatz kommen. Alternativ kommen weitere Herstellungsverfahren infrage, z. B. das Spritzgießen („Injection Molding“) oder auch das Formpressen („Compression Molding“).

Wie bereits erwähnt, lässt sich der Statorkörper aufgrund der Hohlräume mit einer größeren Härte verwenden als bislang übliche Statoren ohne Hohlräume. Vorzugsweise wird der Statorkörper aus einem Material mit einer Härte Shore A von zumindest 70, vorzugsweise zumindest 75, besonders bevorzugt zumindest

85 verwendet. Ein bevorzugter Härtebereiche ist z. B. 70 bis 100 Shore A, z. B. 90 bis 100 Shore A.

Als elastisches Material für den Statorkörper wird z. B. ein Synthesekautschuk oder eine Kautschukmischung verwendet. Alternativ können Silikone eingesetzt werden. Grundsätzlich kann es sich um faserverstärkte, elastische Materialien handeln. Insbesondere bei der Herstellung durch 3D-Druck kann das Material über den Querschnitt und/oder über die Länge variiert werden, d. h. es können unterschiedliche Kunststoffe bzw. Polymere eingesetzt werden. Als alternatives bzw. weiteres Material, aus dem der Statorkörper bereichsweise oder vollständig gefertigt sein kann, kann z. B. ein Hochleistungspolymer wie z. B. PTFE, POM oder dergleichen verwendet werden. So ist im Zusammenhang mit PTFE zu beachten, dass dieses Material wenig elastisch ist, so dass Statoren aus diesem Material in der Regel nicht mit einer Klemmung und folglich nicht mit Übermaß eingesetzt werden können. PTFE-Statoren werden daher bislang nicht mit einer solchen Klemmung produziert. Der Einsatz von Hohlräumen schafft jedoch die Möglichkeit, die benötigte Flexibilität zu erzielen, und zwar nicht über die Matenaleigenschaften, sondern über die Geometrie, so dass auch flexible, druckfeste Statoren aus einem nicht oder wenig elastischen Material, z. B. aus PTFE zur Verfügung gestellt werden. Das bedeutet, dass der Statorkörper selbst zwar elastisch ausgebildet ist, jedoch optional auch aus einem nicht elastischen oder wenig elastischen Material gefertigt wird, z. B. aus PTFE oder dergleichen, da die Elastizität über die Geometrie erzeugt wird.

Für einen Statorkörper, der im 3D-Druckverfahren hergestellt wird, kommen als Materialien z. B. Polyethylentheraphthalatglykol (PETG), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketonketon (PEKK) und Nylon in Betracht.

Zudem können dem elastischen Grundmaterial des Statorkörpers auch Verstärkungsmaterialien beigemischt werden. Bevorzugt handelt es sich bei den Verstärkungsmatenalien um geschnittene oder kontinuierliche Fasern aus Kohlenstoff, Aramid oder einem anderen Material, welches dem Statorkörper eine günstige Festigkeit, Steifigkeit und/oder tribologische Eigenschaften verleiht.

Optional können die Hohlräume mit einer Beschichtung (Innenbeschichtung) versehen sein. Dabei kann es sich z. B. um eine Antihaftbeschichtung handeln, z. B. mit einem Hochleistungspolymer (z. B. PEEK). Alternativ kann eine Beschichtung mit besonderen hydrophoben Eigenschaften, z. B. zur Erzeugung superhydrophober Oberflächen eingestellt werden. Diese verhalten sich Reaktionsträge, verschmutzen damit nicht so schnell und ermöglichen somit eine leichtere Reinigung der Hohlräume, was insbesondere bei dem Einsatz der Pumpen in Anwendungen mit hohen hygienischen Anforderungen vorteilhaft ist. Weiterhin kann es sich bei der Innenbeschichtung um eine Beschichtung zur Ermöglichung einer besseren Wärmeübertragung handeln, z. B. eine Phenol- Epoxid-Beschichtung.

Die Hohlräume, z. B. Kanäle, können sich im Übrigen über die gesamte Länge des Statorkörpers gleichmäßig, d. h. mit gleichmäßigem Durchmesser und gleichmäßiger Verteilung erstrecken. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Hohlräume über die Länge des Stators zu variieren. Dieses lässt sich insbesondere durch additive Fertigungsverfahren einfach und wirtschaftlich realisieren. Damit besteht eine weitere Möglichkeit, den Stator an bestimmte Bedingungen anzupassen und ihn hinsichtlich Performance und/oder Lebensdauer zu optimieren.

Die erfindungswesentlichen Hohlräume schaffen außerdem die Möglichkeit, in den Statorkörper selbst mechanische Elemente, z. B. Stangen oder dergleichen zu integrieren, z. B. Stangen, die sich zwischen Saugseite und Druckseite erstrecken und auf den Seiten entsprechend fixiert werden. Solche durch den Statorkörper hindurchgeführte Stangen können herkömmliche Spannstangen ersetzen und gleichzeitig dem Stator zusätzliche Stabilität verleihen. Solche innenliegenden Spannstangen können radial verschoben werden oder axial verspannt werden. Damit lässt sich eine Statornachstellung realisieren.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung die Optimierung herkömmlicher Statoren, z. B. mit Blick auf Energieeffizienz und/oder Druckstabilität. Durch geeignet gewählte Strukturen ist es auch möglich, große Temperaturunterschiede im Förderprozess zu bewältigen, die bei klassischen Statoren aufgrund der Wärmeausdehnung der Statoren zu Problemen führen können.

Die Erfindung betrifft im Übrigen auch eine Stator-Rotor-Kombination, d. h. der erfindungsgemäße Stator wird auch in Kombination mit einem schraubenförmigen Rotor unter Schutz gestellt, der vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Exzenterschneckenpumpe mit einer solchen Stator-Rotor-Kombination, d. h. der erfindungswesentliche Stator wird auch als Komponente einer Exzenterschneckenpumpe bzw. in Kombination mit einer Exzenterschneckenpumpe geschützt, wobei diese Exzenterschneckenpumpe den Stator, den Rotor und einen Antrieb aufweist, mit dem der Rotor in der Durchgangsöffnung des Statorkörpers rotierend angetrieben wird. Vorzugsweise ist außerdem eine Kuppeleinrichtung zwischen dem Antrieb und dem exzentrisch rotierenden Rotorende vorgesehen. Insgesamt lässt sich der

erfindungsgemäße Stator bei Exzenterschneckenpumpen mit grundsätzlich bekanntem Aufbau und grundsätzlich bekannten Komponenten einsetzen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, die lediglich Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigen

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe,

Fig. 2 einen (vereinfachten) Querschnitt durch eine Stator-Rotor-Kombina- tion nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 den Stator aus Fig. 2 mit markierten Verschleißbereichen,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Stator-Rotor-Kombi- nation einer Exzenterschneckenpumpe (z. B. nach Fig. 1 ),

Fig. 5 einen Stator in einer abgewandelten, erfindungsgemäßen Ausführungsform und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren bzw. in Fig. 1 ist eine Exzenterschneckenpumpe dargestellt, die einen Stator 1 und einen in dem Stator 1 rotierenden, schraubenförmigen Rotor 2 aufweist. 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 Antrieb der Exzenterschneckenpumpe, 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 weist einen Statorkörper 8 aus elastischem Material auf. In den Statorkörper ist eine schraubenförmige Durchgangsöffnung 9 integriert, die sich über die gesamte Länge des Statorkörpers erstreckt. In dieser Durchgangsöffnung 9 rotiert der von dem Antrieb angetriebene Rotor 2. Über die Kuppelstange und die Gelenke wird die exzentrische Bewegung des Rotors 2 bzw. des Rotorendes ermöglicht.

Die Durchgangsöffnung 9 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen langlochförmigen Querschnitt auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht dieser langlochförmige Querschnitt aus zwei bogenförmigen Bogenbereichen 12, die als Halbkreise ausgebildet sind, und zwei Verbindungsbereichen 13, die die Bogenbereiche 12 verbinden und die im Ausführungsbeispiel als parallele Geraden ausgebildet sind. Der Rotor 2 hat einen kreisförmigen Querschnitt. Im Betrieb liegt der Rotor 2 über eine oder mehrere ununterbrochene Dichtlinien an der Innenfläche des Statorkörpers 8 bzw. an der Durchgangsöffnung 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 Statorkörper 8 hat über den Umfang eine variierende Wandstärke W.

Im Übrigen ist in Fig. 1 erkennbar, dass der Statorkörper 8 von einem Statormantel 3 umgeben ist. Dieser Statormantel ist als separates Bauteil (z. B. aus Metall) ausgebildet, d. h. er ist nicht fest mit dem Statorkörper 8 verbunden, sondern er umgibt den Statorkörper 8 lösbar und ist folglich zerstörungsfrei von

diesem demontierbar. Über den Statormantel 3, der z. B. mehrteilig aus mehreren Mantelsegmenten ausgebildet sein kann, kann z. B. der elastische Statorkörper 8 in radialer Richtung gespannt werden, so dass der Statormantel 3 auch als Statorspannvorrichtung funktioniert.

Erfindungsgemäß kommt der Ausgestaltung des elastischen Statorkörpers 8 besondere Bedeutung zu. Dieser Statorkörper 8 ist in verschiedenen Ausführungsformen in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt. Die Fig. 2 und 3 zeigen demgegenüber einen aus dem Stand der Technik bekannten Statorkörper 8. Es ist erkennbar, dass in den elastischen Statorkörper 8 - im Gegensatz zum Stand der Technik - eine Vielzahl von Hohlräumen 10, 11 integriert sind, die sich im Ausführungsbeispiel als Kanäle jeweils über die gesamte Länge des Statorkörpers erstrecken. Dabei sind mehrere Kanäle 10, 11 um den Umfang der Durchgangsöffnung 9 herum verteilt, und zwar ungleichmäßig, d. h. die Hohlräume 10, 11 sind nicht gleichmäßig über den gesamten Umfang verteilt, sondern es ist eine ungleichmäßige, asymmetrische Verteilung realisiert, und zwar hinsichtlich der Anordnung, der Abstände und/oder der Größen der Hohlräume 10, 11. Dabei erstrecken sich sämtliche Hohlräume - so wie die Durchgangsöffnung 9 - schraubenförmig, wobei die Hohlräume als Kanäle parallel zu der schraubenförmigen Durchgangsöffnung 9 ebenfalls schraubenförmig angeordnet sind.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist jeweils erkennbar, dass die Langlochgeometrie eine bestimmte (Grund-)Symmetrie aufweist, d. h. das Langloch ist in der Grundform achsensymmetrisch bezogen auf zwei nicht näher dargestellte Achsen. Von besonderer Bedeutung ist nun, dass bei sämtlichen Ausführungsbeispielen nach Fig. 4, 5, 6 die Hohlräume bzw. die Kanäle um den Umfang der Durchgangsöffnung 9 derart verteilt und/oder derart dimensioniert sind, dass sie keine Symmetrie bezogen auf die Symmetrieachsen der Langlochgeometrie

aufweisen. Sofern die Kanäle bzw. Durchgangsöffnung um den Umfang in einer gewissen Symmetrie angeordnet sind, so weicht diese Symmetrie jedenfalls von der Symmetrie der Langlochgeometrie ab.

In der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind die Hohlräume 10 lediglich über einen begrenzten Teilumfang der beiden Bogenbereiche 12 der Langlochgeometrie angeordnet, d. h. die Hohlräume 10 erstrecken sich nicht über den gesamten Bogenbereich sondern sie sind lediglich in etwa der Hälfte des jeweiligen Bogenbereiches 12 angeordnet, während in der anderen Hälfte in dem Ausführungsbeispiel keine Hohlräume vorgesehen sind. Auch in den geraden Verbindungsbereichen 13 sind in diesem Ausführungsbeispiel keine Hohlräume vorgesehen, so dass insgesamt eine ungleichmäßige Verteilung bezogen auf den Umfang der Durchgangsöffnung realisiert ist.

Demgegenüber zeigen die Fig. 5 und 6 jeweils eine abgewandelte Ausführungsform, bei der Hohlräume 10, 11 über den gesamten Umfang der Durchgangsöffnung 9 verteilt sind, jedoch in einer stark ungleichmäßigen Verteilung, und zwar sowohl hinsichtlich der Dimensionierung und Geometrie der Hohlräume 10, 11 als auch hinsichtlich der Abstände der Hohlräume 10, 11 zu der Durchgangsöffnung 9. Darauf wird im Folgenden noch näher eingegangen.

In sämtlichen Fällen ist das Volumen des elastischen Statorkörpers 8 nicht komplett mit elastischem Material gefüllt, sondern es sind die Hohlräume 10, 11 integriert, welche die Steifigkeit bzw. Nachgiebigkeit des Statorkörpers beeinflussen. So lässt sich durch die asymmetrische Verteilung der Hohlräume um den Umfang gezielt die Nachgiebigkeit bestimmter Statorbereiche einstellen, um bestimmte Eigenschaften zu realisieren.

Den erfindungsgemäßen Hohlräumen kommt in den dargestellten Ausführungsbeispielen auch deshalb besondere Bedeutung zu, weil bevorzugt ein Statorkörper 8 realisiert ist, der über den Umfang der Durchgangsöffnung 9 mit einer nicht gleichmäßigen Klemmung ausgebildet ist. Als Klemmung wird bei einer Rotor-Stator-Kombination das Übermaß des für den Stator vorgesehenen Rotors gegenüber dem Stator bezeichnet. Dieses soll zunächst anhand der Fig. 2 und 3 erläutert werden, welche den Stand der Technik illustrieren. So ist erkennbar, dass der Rotor 2 einen größeren Außendurchmesser aufweist als die Langlochgeometrie der Durchgangsöffnung 9, d. h. der Rotor 2 ist mit Übermaß gegenüber dem Statorkörper 8 und folglich mit einer Klemmung gefertigt. Dieses gilt beim Stand der Technik nach Fig. 2 gleichmäßig für die gesamte Durchgangsöffnung, d. h. die Klemmung K ist beim Stand der Technik nach Fig. 2 an allen Stellen der Durchgangsöffnung gleich groß. Es handelt sich um einen Standardstator mit über den Umfang ungleichmäßiger Wandstärke W, die dadurch herrührt, dass der Statorkörper 8 einen kreisförmigen Außenumfang und eine langlochförmige Durchgangsöffnung 9 aufweist. Figur 3 zeigt ein typisches Verschleißbild des Statorkörpers 8 aus Fig. 2. Die unterschiedliche Wandstärke W bewirkt eine unterschiedliche Nachgiebigkeit des elastischen Materials und dieses führt zu einem ungleichmäßigen Verschleiß, der in Fig. 2 durch die besonderen Verschleißbereiche V angedeutet ist.

Diesem in Fig. 3 illustrierten Verschleiß wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen entgegengewirkt. Dazu wird auf Fig. 4 verwiesen. So ist in Fig. 4 zunächst erkennbar, dass der Statorkörper 8 mit einer um den Umfang der Durchgangsöffnung 9 ungleichmäßigen Klemmung ausgebildet ist, denn es sind Bereiche mit höherer Klemmung K1 und Bereiche mit geringerer Klemmung K2 vorgesehen. Dieses ist durch die gemäß Fig. 4 realisierte angepasste Langlochgeometrie im Vergleich zu der strichpunktiert dargestellten exakten Langlochgeometrie erkennbar, die auch beim Stand der Technik nach Fig. 2 realisiert ist.

Eine vergleichende Betrachtung der Fig. 3 und 4 zeigt im Übrigen, dass in den Bereichen mit höherem Verschleiß eine höhere Klemmung K1 realisiert ist als in Bereichen mit geringerem Verschleiß. Genau in diesen Bereichen mit höherem Verschleiß und hoher Klemmung sind nun die erfindungswesentlichen Hohlräume 10 angeordnet. Figur 4 zeigt folglich einen erfindungsgemäßen, nicht massiven Stator mit Hohlräumen 10 und mit optimierter Langlochgeometrie, bei der eine unterschiedliche Klemmung realisiert ist. Durch die Hohlräume 10 wird erreicht, dass trotz unterschiedlicher Wandstärke W eine im Wesentlichen gleiche Nachgiebigkeit erreicht wird, und zwar bei der Möglichkeit, insgesamt ein härteres Material für den Statorkörper 8 zu verwenden. Das erfindungsgemäße Prinzip ist in Fig. 4 vereinfacht in einem Beispiel dargestellt, bei dem Hohlräume 10 lediglich in einem begrenzten Umfangsbereich angeordnet sind, und zwar in Bereichen mit hoher Klemmung und/oder hohem Verschleiß.

Demgegenüber zeigt die Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform, bei der in den Bogenbereichen 12 Hohlräume 10 und in den geraden Verbindungsbereichen 13 Hohlräume 11 mit einer anderen Geometrie integriert sind. Wichtig ist bei der Ausführungsform nach Fig. 5, dass die Hohlräume 10 in den Bogenbereichen 12 asymmetrisch über den Bogenbereich verteilt sind, so dass sich über den Bogenbereich ein variierender Abstand der Hohlräume 10 zu der Durchgangsöffnung 9 ergibt.

Dazu ist in den Figuren erkennbar, dass die Integration der Hohlräume 11 , 12 in den Statorkörper dazu führt, dass der Statorkörper durch die Hohlräume zumindest in bestimmten Bereichen in eine innere Wand mit einer gegebenenfalls variierenden inneren Wandstärke W2, W3, W4 und eine äußere Wand mit einer Wandstärke W1 unterteilt wird. Die Hohlräume 10, 11 sind folglich zwischen der inneren Wand und der äußeren Wand angeordnet. Die innere Wand ist dabei die der Durchgangsöffnung 9 zugewandte Wand, d. h. die Wandstärke des

gesamten Statorkörpers, die zwischen den Hohlräumen einerseits und der Durchgangsöffnung andererseits angeordnet sind. In Fig. 5 ist erkennbar, dass die Hohlräume nicht nur lediglich über einen Teilbereich der Durchgangsöffnung angeordnet sind, sondern dass die Hohlräume auch derart angeordnet sind, dass die innere Wandstärke W über den Umfang des Bogenbereiches 12 ungleichmäßig ist, d. h. es gibt Bereiche mit einer größeren inneren Wandstärke W2 und Bereiche mit einer kleineren inneren Wandstärke W3. Im geraden Verbindungsbereich 13 ist eine weitere Wandstärke W4 realisiert, die über die Länge des Bereichs 13 variieren kann.

Ähnliches gilt für die Ausführungsform nach Fig. 6. Dort sind zum einen Hohlräume 10, 11 mit unterschiedlicher Geometrie realisiert. Außerdem ist erkennbar, dass durch die Anordnung dieser Hohlräume Bereiche mit unterschiedlicher innerer Wandstärke W2, W3 und W4 realisiert werden.

In den Zeichnungen ist ausschließlich eine bevorzugte Ausführungsform mit langlochförmigem Querschnitt der Durchgangsöffnung gezeigt. Die Erfindung lässt sich jedoch alternativ auch bei einer anderen Geometrie, insbesondere bei einer Geometrie der Durchgangsöffnung mit abgerundet dreieckigem Querschnitt (z. B. Tricam-Geometrie) realisieren. Auch bei dieser Geometrie ist bevorzugt eine ungleichmäßige Wandstärke des Statorkörpers realisiert und der Querschnitt weist bogenförmige Bereiche und (gerade) Verbindungsbereiches auf. Die im Zusammenhang mit der Langlochgeometrie beschriebenen Überlegungen lassen sich auch bei einer solchen Geometrie realisieren. Schließlich kommt alternativ auch der Einsatz in Verbindung mit einer (abgerundet) sternförmigen Geometrie in Betracht.