DE10116641C2 - Bolzengelenk-Aggregat für eine Exzenter-Schneckenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bolzengelenk-Aggregat für eine Exzenter-Schneckenpumpe mit Stator, Rotor und Antriebs­ welle, wobei zwischen dem Rotor und der Antriebswelle eine Kupplungsstange mit Kupplungszapfen angeordnet ist, die kardanisch über ein Bolzengelenk einerseits an den Rotor und andererseits an die Antriebswelle angeschlossen ist, wobei ferner die Bolzengelenke jeweils einen an den Rotor bzw. die Antriebswelle angeschlossenen Gelenkkopf mit zu­ geordnetem Gelenkbolzen aufweisen.

Bei einer aus der Praxis bekannten Exzenter-Schneckenpumpe, von der die Erfindung ausgeht, sind die Bolzengelenke in einem manschettenartigen Bauteil aus Kunststoff gekapselt. Auf diese Weise wird verhindert, dass Pumpgut in die Bolzengelenke eintritt und diese Schaden nehmen. Bei der bekannten Ausführungsform ist der Gelenkbolzen ein zylin­ drischer Bolzen, auf den Lagerbuchsen aufgesetzt sind. Bei diesen Exzenter-Schneckenpumpen ist die Standzeit des Aggregates aus Kupplungsstange und Bolzengelenken verbesse­ rungsfähig. Auch stört, dass das manschettenartige Bauteil oft ausgetauscht werden muss. Grundsätzlich sind auch offene Gelenke zwischen Rotor und Kupplungsstange bzw. Kupplungsstange und Antriebswelle bekannt. hier ist die Kupplungsstange an ihren Enden mit einer Gabel versehen, in die eine komplementäre Ausgestaltung am Rotor bzw. an der Antriebswelle einfasst. Hier ist die Standzeit verbesse­ rungsbedürftig.

Aus der DE 37 28 821 C1 ist ein Bolzengelenk für Exzenter- Schneckenpumpen bekannt geworden, das in seinem grundsätz­ lichen Aufbau einen äußeren Gelenkkopf sowie einen inneren Gelenkkopf aufweist. Zusätzlich sind ein Gelenkbolzen sowie eine Bolzensicherung vorgesehen. Der Gelenkbolzen besitzt an seinen Enden je eine quer zur Längsrichtung des Gelenk­ bolzens verlaufende Einkerbung, wobei die Bolzensicherung von einer Schraubenfeder gebildet ist. Die Schraubenfeder stützt sich mit einem Ende in beiden vorgenannten Ein­ kerbungen des Gelenkbolzens und mit ihrem anderen Ende an einer Schulter ab. Die Schulter ist in Bezug zum äußeren Gelenkkopf axial unverschiebbar. Auf diese Weise soll mit geringem Zeitaufwand eine gründliche Reinigung des Bolzen­ gelenkes ermöglicht werden. Dabei ist besonders an eine Reinigung in nicht zerlegtem Zustand gedacht. - Die Be­ mühungen um eine Erhöhung der Standzeit bei Exzenter- Schneckenpumpen der eingangs beschriebenen Ausführungsform sind hierdurch nicht maßgeblich beeinflusst worden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei einer Exzenter-Schneckenpumpe des eingangs beschriebenen Aufbaus das Aggregat aus Kupplungsstange und Bolzengelenken in Bezug auf die Standzeit zu verbessern.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Bolzengelenk-Aggregat für eine Exzenter-Schneckenpumpe mit Stator, Rotor und Antriebswelle, wobei zwischen dem Rotor und der Antriebswelle eine Kupplungsstange mit Kupplungs­ zapfen angeordnet ist, die kardanisch über ein Bolzengelenk einerseits an den Rotor und andererseits an die Antriebs­ welle angeschlossen ist, wobei die Bolzengelenke jeweils einen an den Rotor bzw. die Antriebswelle angeschlossenen Gelenkkopf mit zugeordneten Gelenkbolzen aufweisen, mit den Merkmalen

• 1. 1.1) die Gelenkköpfe besitzen eine in Bezug auf die Rotor­ achse bzw. die Antriebsachse koaxiale Einsteckaufnahme für den zugeordneten Kupplungszapfen der Kupplungs­ stange,
• 2. 1.2) die Kupplungszapfen weisen eine diametrale Kupplungs­ zapfenbohrung für die Aufnahme des Gelenkbolzens auf,
• 3. 1.3) die Gelenkköpfe besitzen vier um 90° über den Gelenk­ kopfumfang versetzte Gelenkkopfbohrungen, deren Boh­ rungsachsen sich in der Achse des Gelenkkopfes kreuzen,
• 4. 1.4) in zwei diametral gegenüberliegende Gelenkkopfboh­ rungen jedes Gelenkkopfes und in die zugeordneten Kupplungszapfenbohrungen ist der entsprechende Gelenk­ bolzen eingesetzt,

wobei die Gelenkbolzen zumindest im Bereich ihrer Kupp­ lungszapfenbohrungen ballig ausgeführt sind.

Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass das Bolzengelenk-Aggregat und folglich das Aggregat aus der Kupplungsstange und den Bolzengelenken eine überraschend lange Standzeit aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Bolzen­ gelenk-Aggregat sorgt die Balligkeit der Gelenkbolzen dafür, dass die Gelenkbolzen in den Kupplungszapfenboh­ rungen der Kupplungszapfen gleichsam abrollen und nicht wie bei herkömmlichen Ausführungen mit zylindrischen Gelenk­ bolzen abkippen. Hinzu kommt, dass die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Bolzengelenk-Aggregates durch die balli­ gen Gelenkbolzen deutlich erhöht wird, und zwar bei gleich­ zeitiger Minimierung des Abriebs im Bereich der aufein­ anderreibenden Flächen. Durch diese Minimierung des Metall­ abriebs lässt sich die mit dem erfindungsgemäßen Bolzen­ gelenk-Aggregat ausgerüstete Exzenter-Schneckenpumpe bevor­ zugt im Lebensmittelbereich einsetzen, zumal nicht länger die Gefahr besteht, dass aus dem Abrieb resultierende Par­ tikel in das Lebensmittelprodukt wandern. Darüber hinaus besteht bei dem erfindungsgemäßen Bolzengelenk-Aggregat die Möglichkeit, die beiden weiteren sich diametral gegenüber­ liegenden Gelenkkopfbohrungen der Gelenkköpfe als Spül­ bohrungen für den Innenraum des jeweiligen Gelenkkopfes einzusetzen. Insoweit lässt sich eine Exzenter-Schnecken­ pumpe mit gleichsam offenen Gelenken verwirklichen, die während eines CIP-Prozesses (Cleaning In Place) gereinigt werden können. Diese gute Reinigungsmöglichkeit ist neben dem minimierten Verschleiß ein besonderes Kriterium für die Lebensmittelindustrie. Zwar sind die Bolzengelenke offene Gelenke, die im Pressgut arbeiten, so dass auch das Press­ gut in die Bolzengelenke eintreten kann, sich dort jedoch nicht festsetzen kann. Ein solches Festsetzen wird einer­ seits durch die balligen oder kugelförmigen Gestaltungen der Bolzengelenkteile bei arbeitender Exzenter-Schnecken­ pumpe verhindert, andererseits durch die Reinigungsmöglich­ keit über die Spülbohrungen. Denn bei einer mit dem erfin­ dungsgemäßen Bolzengelenk-Aggregat ausgerüsteten Exzenter- Schneckenpumpe kann auf einfache Weise im Rahmen von üb­ lichen Wartungs- und Pflegemaßnahmen eine Spülung der Bolzengelenke durchgeführt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Spülbohrungen als Lagerbohrungen für die Gelenkbolzen einzusetzen, wenn die ursprünglichen Lagerbohrungen verschlissen sind und insoweit ein Lager­ austausch für die Gelenkbolzen erforderlich wird. - Es versteht sich, dass die beschriebene Verbesserung der Standzeit mit üblichen Werkstoffen erreicht wird. Im Rahmen der Erfindung lassen sich aber auch Sonderstähle, wie rostfreie Edelstähle oder Stähle mit verschleißmindernden Beschichtungen, einsetzen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im Folgenden aufgeführt. So können die Kupplungszapfen ebenfalls ballig ausgebildet sein. Ferner sieht die Erfindung vor, dass die Gelenkbolzen an ihren Enden eine Ringnut aufweisen und in diese beidseitig über die Gelenkköpfe vorkragenden Ring­ nuten die Gelenkköpfe umgebende Sicherungsringe für die Gelenkbolzen einsetzbar sind. Vorzugsweise besitzen die Sicherungsringe über den Ringumfang verteilte, z. B. im 120° Winkel verteilte, Arretierungsnasen, wobei diese Arretie­ rungsnasen in eine die Gelenkköpfe umlaufende Arretierungs­ nut eindrückbar sind. Dadurch wird einerseits eine Unver­ lierbarkeit der Sicherungsringe erreicht, werden anderer­ seits die Gelenkbolzen in den Gelenkköpfen gesichert, wobei eine Drehbewegung der Sicherungsringe nicht ausgeschlossen ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Exzenter-Schneckenpumpe mit einem Bolzen­ gelenk-Aggregat in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich eines Bolzengelenkes,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 in Explosivdar­ stellung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 2 im Bereich der Kupplungsstange,

Fig. 5 einen Sicherungsring in Draufsicht und

Fig. 6 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 3.

In den Figuren ist schematisch eine Exzenter-Schneckenpumpe mit einem Bolzengelenk-Aggregat dargestellt. Die Schnecken­ pumpe besitzt in üblicher Weise einen Stator 1, einen als Schnecke ausgeführten Rotor 2 und einen Antrieb, von dem die Antriebswelle 3 gezeigt ist. Man erkennt ferner das Gehäuse 4 der Exzenter-Schneckenpumpe mit einer Pumpgut­ aufgabe 5. Zwischen dem Rotor 2 und der Antriebswelle 3 befindet sich eine Kupplungsstange 6 mit Kupplungszapfen 7, welcher die Pumpgutaufgabe 5 durchdringt. Die Kupplungs­ stange 6 ist kardanisch über Bolzengelenke 8a, 8b einer­ seits an den Rotor 2 und andererseits an die Antriebswelle 3 angeschlossen. Das eine Bolzengelenk 8a weist einen an den Rotor 2, das andere Bolzengelenk 8b einen an die An­ triebswelle 3 angeschlossenen Gelenkkopf 9 mit jeweils einem zugeordneten Gelenkbolzen 10 auf. Die Gelenkköpfe 9 besitzen eine in Bezug auf die Rotorachse bzw. Antriebs­ achse koaxiale Einsteckaufnahme 11 für den jeweils zuge­ ordneten Kupplungszapfen 7 der Kupplungsstange 6. Die Kupp­ lungszapfen 7 weisen eine diametrale Kupplungszapfenbohrung 12 für die Aufnahme des jeweiligen Gelenkbolzens 10 auf. Die Gelenkköpfe 9 besitzen vier um 90° über den Gelenk­ kopfumfang versetzte Gelenkkopfbohrungen 13, deren Boh­ rungsachsen sich in der Achse des jeweiligen Gelenkkopfes 9 kreuzen. In zwei sich diametral gegenüberliegende Gelenk­ kopfbohrungen 13 jedes Gelenkkopfes 9 und in die zugeord­ neten Kupplungszapfenbohrungen 12 ist der entsprechende Gelenkbolzen 10 eingesetzt. - Jeder Gelenkbolzen 10 ist im Bereich seiner Kupplungszapfenbohrung 12 ballig ausgeführt. Auch die Kupplungszapfen 7 sind bei 14 ballig ausgebildet.

Die beiden weiteren, sich diametral gegenüberliegenden Gelenkkopfbohrungen der Gelenkköpfe 9 sind als Spülboh­ rungen 15 für den Innenraum des jeweiligen Gelenkkopfes 9 ausgebildet. Die Gelenkbolzen 10 weisen an ihren Enden eine Ringnut 16 auf, wobei in diese beidseitig über die Gelenk­ köpfe 9 vorkragenden Ringnuten 16 die Gelenkköpfe 9 umge­ bende Sicherungsringe 17 eingesetzt sind. Die Sicherungs­ ringe 17 weisen über den Ringumfang im 120° Winkel ver­ teilte Arretierungsnasen 18 auf, welche in eine die Gelenk­ köpfe 9 umlaufende Arretierungsnut 19 eindrückbar sind.

Nach einer abgewandelten Ausführungsform befinden sich die Spülbohrungen 15 im Grund der Einsteckaufnahme 11. Es be­ steht aber auch die Möglichkeit, dass die Einsteckaufnahme 11 sich diametral gegenüberliegende Spülschlitze 20 an­ stelle der Spülbohrungen aufweist. - Auf diese Weise werden höchste Anforderungen im Lebensmittelbereich hinsichtlich der Minimierung von Totraumbildung und Optimierung der Spülbarkeit im Gelenkbereich erreicht.

Claims (7)

1. Bolzengelenk-Aggregat für eine Exzenter-Schneckenpumpe mit Stator (1), Rotor (2) und Antriebswelle (3), wobei zwischen dem Rotor (2) und der Antriebswelle (3) eine Kupplungsstange (6) mit Kupplungszapfen (7) angeordnet ist, die kardanisch über ein Bolzengelenk (8) einerseits an den Rotor (2) und andererseits an die Antriebswelle (3) ange­ schlossen ist, wobei die Bolzengelenke (8a, 8b) jeweils einen an den Rotor (2) bzw. die Antriebswelle (3) ange­ schlossenen Gelenkkopf (9) mit zugeordnetem Gelenkbolzen (10) aufweisen, mit den Merkmalen

• 1. 1.1) die Gelenkköpfe (9) besitzen eine in Bezug auf die Rotorachse bzw. die Antriebsachse koaxiale Einsteck­ aufnahme (11) für den zugeordneten Kupplungszapfen (7) der Kupplungsstange (6),
• 2. 1.2) die Kupplungszapfen (7) weisen eine diametrale Kupp­ lungszapfenbohrung (12) für die Aufnahme des Gelenk­ bolzens (10) auf,
• 3. 1.3) die Gelenkköpfe (9) besitzen vier um 90° über den Gelenkkopfumfang versetzte Gelenkkopfbohrungen (13), deren Bohrungsachsen sich in der Achse des Gelenk­ kopfes (9) kreuzen,
• 4. 1.4) in zwei diametral gegenüberliegende Gelenkkopfboh­ rungen (13) jedes Gelenkkopfes (9) und in die zuge­ ordneten Kupplungszapfenbohrungen (12) ist der ent­ sprechende Gelenkbolzen (10) eingesetzt,

wobei die Gelenkbolzen (10) zumindest im Bereich ihrer Kupplungszapfenbohrungen (12) ballig ausgeführt sind.

2. Bolzengelenk-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die beiden weiteren, sich diametral gegen­ überliegenden Gelenkkopfbohrungen der Gelenkköpfe (9) als Spülbohrungen (15) für den Innenraum des jeweiligen Gelenk­ kopfes (9) ausgebildet sind.

3. Bolzengelenk-Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungszapfen (7) ballig ausge­ bildet sind.

4. Bolzengelenk-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkbolzen (10) an ihren Enden eine Ringnut (16) aufweisen und in diese beidseitig über die Gelenkköpfe (9) vorkragenden Ringnuten (16) die Gelenkköpfe (9) umgebende Sicherungsringe (17) einsetzbar sind.

5. Bolzengelenk-Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsringe (17) über den Ringumfang verteilte Arretierungsnasen (18) aufweisen, und dass diese Arretierungsnasen (18) in eine die Gelenkköpfe (9) umlaufende Arretierungsnut (19) eindrückbar sind.

6. Bolzengelenk-Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spülbohrungen (15) im Grund der Einsteckaufnahme (11) befinden.

7. Bolzengelenk-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Einsteckaufnahme (11) sich diametral gegenüberliegende Spülschlitze (20) aufweist.