DE1928318C3

DE1928318C3 - Biegsame Antriebswelle an einer Pumpe oder einem Motor mit exzentrisch umlaufendem Rotor

Info

Publication number: DE1928318C3
Application number: DE1928318A
Authority: DE
Inventors: Edward James Barnet Hertfordshire Carpenter; Peter Arnold Bromley Kent Dawson; Hans Gunther Brentwood Essex Pahl
Original assignee: MONO PUMPS Ltd LONDON
Current assignee: MONO PUMPS Ltd LONDON
Priority date: 1968-06-05
Filing date: 1969-06-03
Publication date: 1974-02-21
Also published as: US3612734A; DE1928318B2; DE1928318A1; GB1220848A

Description

2. Pumpe oder Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Antriebs- bzw. Abtriebswelle (14) in die mit einem Gewinde (19) versehene Bohrung (20) des Rotors (13 eingeschraubt ist und daß die Bohrung (20) an ihrem äußeren Ende eine Ansenkung (23) aufweist, zwischen der und einer bundartigen mit der Ansenkung formschlüssigen Erweiterung (16) der Antriebswelle (15) der Endbereich (22) der Überzugsschicht eingeklemmt ist (F i g. 1, 3,4).

3. Pumpe oder Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (13) mit einer axialen Bohrung (38) größeren Durchmev

angeordnete, sich konisch verengende Bohrunt (27) übergeht, in die das entsprechend konisch geformte Wellenende (28) der Ah- bzw. Ab triebswelle (14) einsetzbar ist, daß das Wellenende durch eine stirnseitig vorgesehene Befestigungsschraube (33) gegen den Rotor (13) verspannt ist und daß die Überzugsschicht (21) zwischen dem Wellenende (28) der An- bzw. Abtriebswelle (14) und der konischen Bohrung (27; eingeklemmt ist (F i g. 2).

6. Pumpe oder Motor nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß in dem konischen Wellenende (28) der An- bzw. Abtriebswelle (14) eine Ringnut (31) ausgebildet ist, in der die Überzugsschicht (21) endet und daß die Überzugsschicht durch einen nachgiebigen Dichtring (32) gegen die Antriebswelle abgedichtet ist (Fig. 2)

7. Pumpe oder Motor nach einem oder mehre ren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die An- bzw. Abtriebswelle (14) an ihrem dem Rotor (13) abgewendeten Ende in glei eher Weise mit einem weiteren An- bzw. Abtriebselement verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine biegsame Antriebh- oder Abtriebswelle an einer Pumpe oder einem Motor mit exzentrisch umlaufendem Rotor, insbesondere eine Exzenterschneckenpumpe mit mindestens einem ein Schneckengewinde aufweisenden Stator

sers versehen ist, die in die am Ende des Rotors 35 und einem im Stator umlaufenden Schneckenrotor, angeordnete mit einem Gewinde versehene Boh- der mit dem Schneckengewinde des Stators im Einrung (20) zum Einschrauben der An- bzw. Abtriebswelle (14) übergeht, daß sich die mit der

bundartigen Erweiterung (16) der Antriebswelle

griff steht, dessen Anzahl von Schneckengängen um eins von der des Stators abweicht.

„ , , Eine An-bzw. Abtriebswelle der eingangs geschil-

formschlüssige Ansenkung (23) am Übergang 40 derten Art ist aus der britischen Patentschrift von der Bohrung (38) größeren Durchmessers zu 400 508 und der deutschen Gebrauchsmusterschrift der mit einem Gewinde versehenen Bohrung (20) 1 942 802 in Verbindung mit einer Exzenterschnekbefindet und daß die An- bzw. Abtriebswelle an kenpumpe bekanntgeworden. Im Gegensatz zu den ihrem Ende ein zu dem Gewinde in der Bohrung Ausführungsformen von Antriebswellen für exzen-(20) gegensinniges Gewinde (45) trägt, mit dem 45 trisch umlaufende Rotoren, welche an ihren beiden sie durch eine Kontermutter (46) gegen den Ro- Enden oder an mindestens einem Ende (deutsche Pator (13) verspannt ist (F i g. 3). tentschrift 818 454) das Drehmoment auf den Rotor

4. Pumpe oder Motor nach Anspruch 2, da- über ein Kardangelenk übertragen, unterliegen biegdurch gekennzeichnet, daß der Rotor (13) mit same Wellen dieser Art im Betrieb einem Wechseleiner axialen Bohrung (38) größeren Durchmes- 50 biegemoment. Es hat sich gezeigt, daß dieses Wechsers versehen ist, die in die am Ende des Rotors selbiegemoment insbesondere bei Pumpen, die koriroangeordnete, mit einem Gewinde versehene Boh- sive Medien fördern, zu einer sogenannten Spanrung (20) zum Einschrauben der An- bzw. Ab- nungsrißkorrosion oder einer Korrosionsermüdung triebswelle (14) übergeht, daß sich die mit der führt, die in der Regel zum frühzeitigen Ausfall, d. h. bundartigen Erweiterung (16) der Antriebswelle 55 zum Bruch der Welle führt. Da das Problem der formschlüssige Ansenkung (23) am Übergang Spannungsrißkorrosion bis heute noch nicht allgevon der Bohrung größeren Durchmessers zu der mein beherrschbar ist, hat man bisher bei der Förclemit einem Gewinde versehenen Bohrung befindet rung korrosiver Medien zum Antrieb exzentrisch um- und daß das Ende der An- bzw. Abtriebswelle laufender Rotoren ausschließlich Kardanwellen einvon ihrer Stirnseite her eine Gewindebohrung fio gesetzt. Auf Grund des Verschleißes in den Kardan-(50) aufweist, in deren gegensinnig zu dem Ge- gelenken, der beim Auftreten eines korrosiven An-

winde in der Gewindebohrung (20) verlaufende Gewinde (51) eine Konterschraube (33) eingeschraubt ist (Fi g. 4).

5. Pumpe oder Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (13) mit einer axialen Bohrung (26) größeren Durchmessers versehen ist, die in eine am Ende des Rotors

griffes noch verstärkt wird, besitzen jedoch _: auch diese Wellen keine erheblich längere Lebensdauer. Darüber hinaus sind sie konstruktiv aufwendig und teuer.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Antriebs- bzw. Abtriebswelle der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß auch bei

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der Förderung korrosiver Medien jede Spannungsriß- F i g. 2 eine der Fi g. 1 ähnliche Ansicht, jedoch

korrosion vermieden wird, so daß sie die mit den mit einer modifizierten Befestigungsart der oiegsa-

aufwendigeren Kardangelenkwellen versehenen An- men Antriebswelle am Rotor, „

bzw. Abtriebswellen zu ersetzen vermag. Erfindungs- Fig. 3 und 4 der Fig. 2 ähnliche üarsteiiungen

gemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die 5 weiterer BefestigungsmogV.chkeiten der Diegsamui

Antriebs- bzw. Abtriebswelle eine an sich bekannte Antriebswelle am Rotor und

undurchlässige, nicht poröse Überzugsschicht trägt Fig. 5 und 6 einen Längsschnitt durch cue voii- und in einer im Rotor vorgesehenen Bohrung mit ständigen, Exzenterschneckenpumpen gemau einem Ende so befestigt ist, daß der Endbereich der . F i g. 1 und 2. . .. Überzugsschicht dichtend zwischen der An- bzw. io Bei der in den Fig. 1 und 5 gezeigten ausiui Abtriebswelle und dem Rotor eingeklemmt ist. rumgsform ist eine Exzenterschneckenpumpe mn Da einerseits die Überzugsschicht selbst zur Ab- einem elastischen Stator 10 versehen, der "«einem dichtung herangezogen wird, sind zusätzliche Ab- Gehäuse 11 untergebracht ist und ein ^^c.ⁿ"^ec*^e"f;~ dichtmittel überflüssig. Da andererseits die Abdich- winde 12 enthält. Dieses Schneckengewinde oesiui tung in der ais Befestigungsstelle dienenden Bohrung 15 dabei entweder einen Gang mehr oder einen ua t, des exzentrisch umlaufenden Rotors erfolgt, ist ge- weniger als das Gewinde des als ScnnecKe ausgeou währleistet, daß mit Sicherheit auch von der Stirn- deten Rotors 13. . seile der Überzugsschicht her kein korrosives Me- Zum Antrieb des Rotors 13, d.h. um diesen in dium zwischen Überzugsschicht u.-.d Antriebswelle seine Dreh- und Umlaufbewegung zu versetzen, ist eindringen kann. Dies ist im Hinblick auf das zu lö- *o an dem Rotor 13 eine Antriebswelle Mbetcstigi. sende Problem der Spannungsrißkorrosion von we- Diese Antriebswelle 14 besteht aus einem langgesentlicher Bedeutung, da die Spannungsrißkorrosion streckten Stahlbauteil 15, das an seinen Μ™^η J^e" auch bei Vorhandensein geringfügigster Mengen von weils eine bundartige Erweiterung 16 aufweist uie korrosivem Medium eintritt, sofern eine bestimmte Verbindung mit dem Rotor ¹^ «»!"J einzelnen in der Mindestbeanspruchung des Werkstoffes vorliegt. a₅ Fig. 1 veranschaulicht Eine ähnliche Verbindung st Eine solche Mindestbeanspruchung kann aber bei auch am anderen Ende i^,^ne"^ble" ^"^^"^e den biegsamen Antriebswellen der hier betrachteten vorgesehen, das mit einer Keilwelle 10«1 (t-i g- ^ ve Art auf Grund des Wechselbiegemoments stets als bunden ist, die ihrerseits mit der Ankerwelle eines gegeben erachtet werden. (nicht gezeigten) Elektromotors verbunden se.n In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfm- 30 kann. A.ifu»>itiin«i eine dungsgedankens ist vorgesehen, daß die An- bzw. Die Welle 14 besitzt links .^" J" Aufwenung eine Abtriebswelle mit ihrem Ende in die mit einem Ge- Abstufung 17, an die sich ein Abschnitt 18 geringe winde versehene Bohrung des Rotors eingeschraubt ren Durchmessers anschließt, der ein ünmae γ ist und die Bohrung eine Ansenkung enthält, zwi- trägt. Dieses ist in e.n ^e"^l.^sP^rech^" ^T₀-InBesehen der und einer bundartigen Erweiterung der 35 einer im Rotor 12 ausgebildeten Bohrung 20 einge Antriebswelle ein Teil der Überzugsschicht einge- schraubt. ..„ccnhirht 21 aus soanntist Die Welle 14 tragt eine uberzugsschicht Zl aus ^P In einer anderen Ausführungsform schlägt die Er- einem chlorierten. PolyStherkunsWott. Die Abfindung vor, daß die Bohrung abgesetzt ist und die gung dieser Überzugs schicht kann im Fhfßbettver Ak ih üb d i Dchmes 40 fahren erfolgen und die Schicht befindet^h au

findung vor, daß die Bohrung abgesetzt ist und die gung dieser Überzugs schic f Ansenkung sich am übergang zu der im Durchmes- 40 fahren erfolgen und die Schicht befindet^h au ser kleineren und sich durch den Rotor hindurch er- demjenigen Teil der Welle 14 der zwischen der Ab streckenden Gewindebohrung ausgebildet ist und daß stufung 17 und *r ^eiJtsprechencten Atetufung am das Wellenende in die Gewindebohrung einschraub- anderen Ende der Welle hegt. Vor dem Einschrau bar ist und in einem darüber hinausragenden Endbe- ben der Welle 14 m den Rotor 13 besitzt die überreich ein zu dem Gewinde in der Gewindebohrung 45 zugsschicht 21 eine Dicke die etwas,großer isals gegensinnig steigendes Gewinde trägt, mit dem es die Tiefe der Abstufung 17. Wenn darm die WeHe in durch eine Kontermutter gegen den Rotor verspannt die Bohrung 20 des Rotors 13 eingeschraubt, wird ist. In einer Abwandlung dieser Ausführungsform wird der im Bere.ch ^d%,^Ab^^tu^J'«f^e^_eL^ei_c" kann weiterhin vorgesehen sein, daß an Stelle der auf gegen eine Ansenkung 23 der BohrungM gedrucK den Endbereich der Antriebswelle aufgeschraubten ₅o und damit entsprechend zusammengepreßt. Dadurch Kontermutter in der Welle eine Gewindebohrung mit wird eine stromungsmittelundurch.lass Dichtung entgegengesetzt steigendem Gewinde vorgesehen ist, zwischen dein Rotor und der W, e erre cht so dab in die eine Konterschraube eingeschraubt ist. die von der Pumpe geforderte FlussigkeiJ ««er eme

Als Werkstoff für die an sich bekannte Überzugs- andere Substanz den Gewindeteil der Welle 14 nicht

schicht eignen sich insbesondere chlorierte Polyäther. 55 angreifen kann. heschriebe-

Darüber hinaus kommen jedoch auch Nitrilkaut- Be. sämtlichen vier dargesteUte« und beschneie

schuk und bestimmte Epoxydharze in Frage. Wesent- nen Ausfuhrungsbeispielen der Pumpe besüzt die

lieh ist, daß die Überzugsschicht selbst in der Lage Welle 14 eine Lange von etwa 150 cm,und über den

ist, die auftretenden Biegewechselbeanspruchungen größten Teil ihrer Lange einen ^D^^chmess^^{r von}. auszuhalten und einem möglichen Abrieb einen aus- 60 19 mm Für andere Pumpengro^n suid d« Abm«

reichenden Widerstand entgegenzusetzen. Weitere «ungen der Welle entsprechend zu wählen so daß sie

vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfin- absolut gesehen entsprechend großer oder kleine

dung ergeben sich aus den Unteransprüchen. ausgebildet sein kann. Werden narnhch du > Propo

Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand be- turnen eingehalten, so kann j«* <tae Well hin ei

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. . .. «rhu/aninineen aur. ieuucii werden durch die

zugsschicht 21 durch Korrosion bedingte Ermüdungserscheinungen ausgeschaltet, die zu einer Beschädigung und zu einem Ausfall der Welle 14 führen könnten.

Wie bereits vorstehend erläutert wurde, erfolgt die Befestigung der Welle 14 an ihrem rechten Ende in ähnlicher Weise. Wie insbesondere aus der F i g. 5 deutlich wird, ist eine Keilwelle 100 mit einer Hohlwelle 101 verschraubt, die ihrerseits in den Lagern 103 und 104 drehbar im Gehäuse 102 sitzt. Zur Abdichtung zwischen der Welle 101 und dem Gehäuse 102 ist eine Ringdichtung 105 vorgesehen, die zwischen einer Stopfbuchse 106 und einem Stopfbüchsenring 107 liegt. In F i g. 5 ist der Einlaß der Pumpe mit 108 und der Pumpenauslaß mit 109 bezeichnet.

Die in F i g. 1 gezeigte Ausführungsform zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß sie sich ohne großen Kosten- und Arbeitsaufwand herstellen läßt, jedoch hat sie andererseits auch den Nachteil, daß eine Drehbewegung nur in einer Richtung stattfinden kann, da bei einer Drehbewegung in der anderen Richtung die Gefahr besteht, daß dadurch das Gewinde 19 aus dem entsprechenden Gewinde im Rotor 13 herausgeschraubt wird. Bei den anderen drei gezeigten Ausführungsformen ist dieses Problem beseitigt.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 6 weist die Pumpe ebenso wie im vorhergehenden Fall einen Stator 10 und einen Rotor 13 auf, jedoch ist bei dieser Ausführungsform der Rotor mit einer sich erweiternden axialen Bohrung 26 versehen, die sich ziemlich weit durch den Rotor erstreckt. An die Bohrung 26 schließt an ihrem linken Ende eine konische Bohrung 27 an, deren Konuswinkel einem Morsekegel entspricht. Die Bohrungen 26 und 27 erstrecken sich somit über die gesamte Länge des Rotors. In die konische Bohrung 27 ist das entsprechend konisch ausgebildete Ende 28 der Antriebswelle 14 eingeschoben, die mit der Überzugsschicht 21 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial versehen ist. Diese Überzugsschicht 21 reicht dabei bis in eine Ringnut 31 hinein, in der sich ein Dichtungsring 32 befindet, der zusammen mit der in die konische Bohrung 27 hineinstehenden Überzugsschicht eine Dichtung-zwischen der Welle 14 und dem Rotor 13 bildet. Um zu verhindern, daß sich die Welle 14 aus der konischen Bohrung 27 löst oder lockert, ist eine Schraube 33 in

eine in der Welle 14 ausgebildete Gewindebohrung 34 eingeschraubt, deren Kopf 35 am Ende des Rotors anliegt.

Die vollständige Pumpe ist in F i g. 6 wiedergegeben, bei der einander entsprechende Bauteile jeweils

ίο mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 5, jedoch unter Hinzufügung des Buchstabens Λ bezeichnet sind.

Bei der in F i g. 3 veranschaulichten, modifizierten Ausführungsform ist ein elastischer Stator 10 und ein Rotor 13 vorgesehen, der eine axiale Bohrung 38 besitzt, die der Bohrung 26 bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ähnlich ist. Die Antriebswelle 14 ist der Antriebswelle nach Fig. 1 ähnlich und mit einer bundartigen Erweiterung 16, einer Abstufung 17 so-

ao wie mit einer aus einem Kunststoff bestehenden Überzugsschicht 21 versehen, die an der Abstufung 17 endet. Die Welle 14 besitzt hier ein rechtsgängiges Gewinde 43, das in ein entsprechendes Gewinde der Bohrung 20 eingeschraubt wird, und außerdem ist sie

as mit einem Ansatz mit einem linksgängigen Gewinde 45 versehen, das sich über einen über das Ende des Rotors hinausstehenden Teil der Welle erstreckt. Wie bei der Anordnung nach F i g. 1 reicht auch hier die Überzugsschicht wieder über die bundartige Erweiterung hinaus bis in eine Ansenkung, an der die Bohrung 20 in die Bohrung 38 übergeht. Auf das Gewinde 45 ist eine Kontermutter 46 aufgeschraubt, die in ihrer einen Stirnseite eine Nut 47 aufweist, in der ein Dichtungsring 48 sitzt, der gegen die Stirnfläche des Rotors 13 drückt und damit die Antriebswelle nach außen hin abdichtet.

Eine im wesentlichen ähnliche Anordnung ist in Fig.4 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist keine Kontermutter 46 vorgesehen, sondern s«att dcssen ist die Antriebswelle 14 selbst mit einer Gewindebohrung 50 mit einem Linksgewinde 51 versehen, in welche eine Konterschraube 33 eingeschraubt ist, deren Kopf am Ende des Rotors 13 anliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Biegsame Antriebs- oder Abtriebswelle an einer Pumpe oder einem Motor mit exzentrisch umlaufendem Rotor, insbesondere Exzenterschneckenpumpe mit einem mindestens ein Schneckengewinde aufweisenden Stator und einem im Stator umlaufenden Schneckenrotor, der mit dem Schneckengewinde des Stators im Eingriff steht, dessen Anzahl von Schneckengängen um eins von der des Stators abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- bzw. Abtriebswelle (14) eine an sich bekannte undurchlässige, nicht poröse Überzugsschicht (21) trägt, und in einer im Rotor (13) vorgesehenen Bohrung (20, 26) m<t einem Ende so befestigt ist, daß der Endbereich (22) der Überzugsschicht dichtend zwischen der Antriebsbzw. Abtriebswelle und dem Rotor eingeklemmt ist.