DE19530979C2

DE19530979C2 - Gelenkabdichtung für Exzenterschneckenpumpen

Info

Publication number: DE19530979C2
Application number: DE19530979A
Authority: DE
Inventors: Herbert Hoelz
Original assignee: Maschinen Otto Hoelz 88353 Kislegg De GmbH; Masch Otto Hoelz GmbH
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: DE19530979A1

Description

Die Erfindung betrifft mittels einer Manschette erfolgende Gelenkabdichtung für ein zwischen einer Antriebswelle und einer Gelenkstange bzw. zwischen der Gelenkstange und einem Schneckenrotor einer Exzenterschneckenpumpe gebildetes Gelenk, wobei ein Ende der Gelenkstange jeweils von einem mit der Antriebswelle bzw. dem Schneckenrotor verbundenen Gelenkkopf umschlossen wird.

Bei Exzenterschneckenpumpen wird ein exzentrisch gelagerter Schneckenrotor über eine Gelenkwelle angetrieben. Am Rotorkopf und an der Antriebswelle befindet sich je ein kardanisches Gelenk. Beide Gelenke sind durch die Gelenkstange verbunden, deren Achse während einer Umdrehung einen Kegelmantel beschreibt. Gelenke und Gelenkstange sind vom Fördermedium umspült. Das Fördermedium kann unter Überdruck oder unter Unterdruck stehen und Fremdkörper in Form von Sand, Steinen, Faserstoffen und dgl. enthalten. Unter diesen Umgebungsbedingungen, muß das mittels einer Öl- oder Fettfüllung geschmierte Gelenk zuverlässig gegen das Fördermedium abgedichtet werden.

Die Abdichtung erfolgt über Manschetten, die an der Gelenkstange und den Gelenkköpfen befestigt sind. Die Gelenkstange hat normalerweise einen kleineren Durchmesser als der Gelenkkopf, so daß die Manschettenbefestigung an der Gelenkstange nicht so gefährdet ist wie die am Gelenkkopf. An der Gelenkstange hat sich eine Manschettenbefestigung mit Spannbändern bewährt. Der radiale Abstand zum Pumpengehäuse ist dort so groß, daß Fremdkörper genügend Ausweichmöglichkeit haben und die Manschettenbefestigung an dieser Stelle nicht gefährdet ist. Die Verbindung der Manschette mit dem Gelenkkopf ist dagegen stärker durch Fremdkörper gefährdet und wegen der größeren Fläche auch höheren Druckkräften ausgesetzt.

Es ist bekannt, die Manschette über den Gelenkkopf zu ziehen und dort ebenfalls mit einem Spannband über den Umfang zu befestigen. Bei dieser Lösung ist die Manschette stark durch Fremdkörper gefährdet und kann von diesen aufgeschnitten werden. Auch können sich langfaserige Bestandteile des Fördermediums um die Manschette wickeln und diese durch Zuschnüren aufschlitzen. Das Fördermedium kann dann in das Gelenk eindringen, wodurch dieses beschädigt wird.

Die DE 32 05 222 A1 zeigt ein Gelenk, bei dem die Manschette durch einen Überwurfring mit dem Gelenkkopf verspannt wird. Durch die kardanische Bewegung von Gelenkstange und Manschette öffnet sich zwischen dem Innendurchmesser des Überwurfrings und der Manschette periodisch ein Spalt bzw. eine Tasche, in die sich Fremdkörper einlagern können, die dann zum Verschleiß und zur Undichtheit der Manschette führen. Überdies benötigt ein Überwurfring mit Verschraubung radial viel Platz, so daß der Übergang zwischen kleinem Gelenkstangendurchmesser und großem Gelenkkopfdurchmesser nicht strömungsgünstig ausgebildet werden kann und der Überwurfring wie eine Stauscheibe wirkt.

Die DE 28 37 049 C2 lehrt eine Gelenkabdichtung, bei der die Manschette in den Gelenkkopf gesteckt und durch einen Gummi-Ra dialwulst verspannt und abgedichtet wird. Bei dieser Abdichtung ist eine größere Verformung der Dichtung, z. B. durch Schraubenkräfte, nicht möglich und die Abdichtwirkung ist daher gering. Die Abdichtung dient gleichzeitig als Verbindungselement und ist den Druckkräften aus dem hydrostatischen Druck der Pumpe und den Kräften der Eigenfederung der Manschette ausgesetzt, so daß sie sich ständig bewegt und dadurch einem Verschleiß unterworfen ist. Um die Kräfte infolge Eigenfederung gering zu halten, muß die Manschette sehr dünnwandig gehalten werden, so daß sie durch Strömungsverschleiß und Fremdkörper in kürzester Zeit beschädigt und dadurch undicht wird.

Die DE 42 20 210 A1 schildert eine Manschette, die speziell für den Einsatz bei KFZ-Gelenken gedacht ist. Hier ist ein Metallring auf der Oberfläche der Manschette verklebt, also auf der dem Gelenkkopf abgewandten Seite. Bei einer Einwirkung eines Überdrucks von außen ist diese bekannte Klebeverbindung Kräften ausgesetzt, die die Haltbarkeit ungünstig beeinträchtigen.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 74 12 447 schildert eine besondere Bauart einer Abdichtung, bei der eine Manschette verwendet wird, die lediglich eine Aufnahmebohrung einer zum Antrieb dienenden Kuppelstange abdeckt. Diese Druckschrift zeigt insbesondere nicht einen einvulkanisierten Metallring zur Befestigung der Manschette.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gelenkabdichtung für Exzenterschneckenpumpen zu schaffen, die unter Einwirkung des Fördermediums, der darin enthaltenen Fremdkörper und des Druckes betriebssicher arbeitet und die das im Gelenk befindliche Schmiermittel sicher abdichtet.

Ausgehend von einer mittels einer Manschette erfolgenden Gelenkabdichtung wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Metallring an dem flanschförmigen, mit einem L-förmigen Dichtwulst ausgebildeten und dem Gelenkkopf zugewandten Stirnteil der Manschette einvulkanisiert sowie die den Gelenkkopf mit dem derart verbundenen flanschförmigen Stirnteil der Manschette umschließende Schiebehülse durch eine in den Gelenkkopf eingesetzte Schraube axial und in Umfangsrichtung gesichert ist.

Die Art der Verbindung zwischen Manschette und Gelenkkopf stellt sicher, daß sich während des Pumpenbetriebes keine Spaltöffnung ergibt. Die Manschette kann daher mit größerer Wandstärke ausgeführt werden, ohne daß die dadurch vergrößerte Eigenfederung ein Öffnen bewirkt.

Die Ausgleichsbewegung der Manschette erfolgt im Bereich des Übergangsradius zwischen flanschförmigem Stirnteil und dem die Gelenkstange umgebenden hülsenförmigen Teil der Manschette. Die dem Fördermedium zugewandte Seite der Manschette ist dort homogen und weist keine Nischen auf, in denen sich Fremdkörper festsetzen können.

Der zwischen dem flanschförmigen Stirnteil der Manschette auf der einen Seite und der Schiebehülse sowie der Stirnseite des Gelenkkopfes auf der anderen Seite gebildete Spalt kann auf unterschiedliche Weise abgedichtet werden. So kann zwischen der Stirnseite des Gelenkkopfes und dem Stirnteil der Mambran eine Flachdichtung angeordnet sein. Die Abdichtung kann auch durch einen O-Ring oder einen Dichtring mit einem anderen Querschnitt vorgenommen werden, wobei der Dichtring zwischen dem Außenumfang des flanschförmigen Stirnteils der
Manschette und der Innenwand der Schiebehülse angeordnet ist. Schließlich kann auch ein bereits beim Einvulkanisieren des Metallringes erzeugter Dichtwulst die geforderte Funktion übernehmen.

Die vom einvulkanisierten Metallring aufgenommenen Dichtelemente unterliegen wegen der Verschraubung des Metallringes mit dem Gelenkkopf keiner verschleißfördernden Relativbewegung, obwohl Druckkräfte und Eigenfederung der Manschette über die Vulkanisationsverbindung auf den Metallring einwirken. Sie werden außerdem durch die Schiebehülse zentriert, sofern man sie am Umfang des einvulkanisierten Metallringes anordnet.

Zur Abdichtung der den flanschförmigen Stirnteil der Manschette mit der Stirnseite des Gelenkkopfes verbindenden Schrauben können ebenfalls Dichtringe vorgesehen werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 im Schnitt dargestellte Teilansichten einer Exzenterschneckenpumpe, und in

Fig. 2 ein teilweise im Schnitt dargestelltes Gelenk der Exzenterschneckenpumpe der Fig. 1.

Wie die Fig. 1 zeigt besitzt die Exzenterschneckenpumpe zwei Gelenke 1 der in Rede stehenden Art. Diese sind an den beiden Enden einer Gelenkstange 2 angeordnet, die die Drehbewegung einer mit einem - nicht dargestellten - Motor verbundenen Antriebswelle 3 auf einen Schneckenrotor 4 überträgt.

Das in der Fig. 2 dargestellte Gelenk 1 dient zur beweglichen Verbindung der Gelenkstange 2 mit dem Schneckenrotor 4. Das im wesentlichen kugelförmige Ende 5 der Gelenkstange 2 wird umschlossen von einem mit dem Schneckenrotor 4 verbundenen Gelenkkopf 6. Der Abdichtung eines innerhalb des Gelenkkopfes 6 gebildeten, mit Fett oder Öl gefüllten Hohlraumes 7 gegenüber der Umgebung dient eine aus einem gummielastischen Material bestehende Manschette 8. Die Befestigung der Manschette 8 an der Gelenkstange 2 erfolgt über ein Spannband 9.

An dem dem Gelenkkopf 6 zugewandten Ende besitzt die Manschette 8 einen flanschförmigen Stirnteil 10, in den ein Metallring 11 einvulkanisiert ist. Der flanschförmige Stirnteil 16 und der Metallring 11 sind mit einer Anzahl von über den Umfang regelmäßig verteilten Bohrungen versehen, die der Befestigung der Manschette 8 am Gelenkkopf 6 dienen. Der Gelenkkopf 6 seinerseits besitzt Gewindebohrungen für eine mittels Schrauben 12 vorzunehmende Verbindung zwischen dem Gelenkkopf 6 und dem flanschförmigen Stirnteil 10 der Manschette 8.

Eine Schiebehülse 13 bildet die äußere Ummantelung des Gelenkkopfes 6. Da die Schiebehülse 13 auch den Außenumfang des flanschförmigen Stirnteils 10 überdeckt, schützt sie diesen und die Befestigungsstelle gegen Beschädigungen durch im Fördermedium enthaltene Fremdkörper. Die Schiebehülse 13 wird gegen ein Verschieben und ein Verdrehen gesichert durch den Kopf einer in den Gelenkkopf 6 eingesetzten Schraube 14.

Zwischen dem flanschförmigen Stirnteil 10 bzw. dem einvulkanisierten Metallring 11 einerseits und der Stirnfläche des Gelenkkopfes 6 sowie der Innenwand der Schiebehülse 13 andererseits befindet sich ein Spalt, der im Ausführungsbeispiel durch einen O-Ring 15 abgedichtet wird. Während der in eine umlaufende Nut des Metallringes 11 eingesetzte O-Ring 15 am Außenumfang des flanschförmigen Stirnteils 10 wirkt, kann alternativ hierzu auch eine Flachdichtung 16 zwischen der Stirnseite des Gelenkkopfes 6 und dem Metallring 11 angeordnet werden. Außerdem ist es möglich, den gummielastischen Teil des flanschförmigen Stirnteils 10 am Außenumfang oder an der Stirnseite mit einem Dichtwulst zu versehen, der gegen die Innenwand der Schiebehülse 13 oder gegen die Stirnseite des Gelenkkopfes 6 gepreßt würde.

Der Abdichtung des zwischen einer Schraube 12 und der sie umgebenden Bohrung gebildeten Spaltes dient ein Dichtring 17.

Claims

1. Manschetten-Gelenkabdichtung für Exzenterschneckenpumpen für ein zwischen einer Antriebswelle und einer Gelenkstange bzw. zwischen der Gelenkstange und einem Schneckenrotor gebildetes Gelenk, wobei das im wesentlichen kugelförmige Ende der Gelenkstange jeweils von einem mit der Antriebswelle bzw. dem Schneckenrotor verbundenen Gelenkkopf mit einer inneren elastischen Manschette umschlossen wird und die Manschette an dem jeweiligen kugelförmigen Ende der Gelenkstange durch ein Spannband befestigt und mit dem Gelenkkopf durch einen, auf ihrer Oberfläche angeordneten Metallring schraubfest verbunden ist sowie der Gelenkkopf und der Stirnteil der Manschette von einer Schiebehülse umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (11) an dem flanschförmigen, mit einem L-förmigen Dichtwulst ausgebildeten und dem Gelenkkopf (6) zugewandten Stirnteil (10) der Manschette (8) einvulkanisiert sowie die den Gelenkkopf (6) mit dem derart verbundenen flanschförmigen Stirnteil (10) der Manschette (8) umschließende Schiebehülse (13) durch eine in den Gelenkkopf (6) eingesetzte Schraube (14) axial und in Umfangsrichtung gesichert ist.

2. Gelenkabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem flanschförmigen Stirnteil (10) der Manschette (8) auf der einen Seite und der Schiebehülse (13) sowie der Stirnseite des Gelenkkopfes (6) auf der anderen Seite gebildete Spalt durch eine zwischen dem flanschförmigen Stirnteil (10) der Manschette (8) und der Stirnseite des Gelenkkopfes (6) angeordnete Flachabdichtung (16) abgedichtet wird.

3. Gelenkabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem flanschförmigen Stirnteil (10) der Manschette (8) auf der einen Seite und der Schiebehülse (13) sowie der Stirnseite des Gelenkkopfes (6) auf der anderen Seite gebildete Spalt durch einen zwischen dem Außenumfang des flanschförmigen Stirnteils (10) der Manschette (8) und der Schiebehülse (13) angeordneten Dichtring (15) abgedichtet wird.

4. Gelenkabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem flanschförmigen Stirnteil (10) der Manschette (8) auf der einen Seite und der Schiebehülse (13) sowie der Stirnseite des Gelenkkopfes (6) auf der anderen Seite gebildete Spalt durch einen am flanschförmigen Stirnteil (10) der Manschette (8) anvulkanisierten Wulst abgedichtet wird.

5. Gelenkabdichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die den flanschförmigen Stirnteil (10) der Manschette (8) mit der Stirnseite des Gelenkkopfes (6) verbindenden Schrauben (12) durch Dichtringe (17) abgedichtet werden.