Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit
einer Pumpenwelle, die einends als - nahe einem Gelenkkopf
od. dgl. Anschlußteil gelagerte und mit diesem verbundene - Hohl
welle ausgebildet sowie auf die Abtriebswelle eines
Pumpenantriebs aufgesteckt und mit dieser verbunden ist.
Eine derartige Exzenterschneckenpumpe offenbart die
DE 41 21 717 der Anmelderin. Deren endwärts hohle Pumpensteck
welle ist auf die Abtriebswelle aufgeschoben und mit ihr
durch einen die Wellenachse querenden Kerbstift formschlüs
sig verbunden. Die direkte Verbindung der Abtriebswelle des
Pumpenantriebes mit der aufgesteckten Antriebswelle der
Pumpe kann auch durch Paßfederverbindungen erfolgen.
Aus Montage- und Demontagegründen sind diese Verbindungen
mit Spiel ausgeführt und durch zusätzliche Dichtelemente
gegen Korrosion geschützt. Trotz dieser Abdichtung und des
Einsatzes von Antikorrosionsmitteln zwischen den Bauteilen
sind Korrosion, vor allem Passungs- oder Tribokorrosion,
nicht auszuschließen.
Außerdem erfordern diese Verbindungen aufgrund ihrer kon
struktiven Ausführung infolge auftretender Kerbwirkungen
große Pumpenwellenaußendurchmesser mit der Folge, daß sie
besondere größerbauende Wellendichtungsbauteile - im Ver
hältnis zu einer Pumpe ohne Steckwellenverbindung - erfor
derlich werden lassen und dadurch eine erhöhte Anfälligkeit
dieser Bauteile ausgelöst wird.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfin
der das Ziel gesetzt, unter Beibehaltung leichter Montier- bzw.
Demontierbarkeit das erwähnte Wellenspiel, Korrosion
und/oder Tribokorrosion ebenso zu vermeiden wie große Pum
penwellenaußendurchmesser sowie größere Wellendichtungsbau
teile.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhän
gigen Patentanspruch; die Unteransprüche geben günstige
Weiterbildungen an.
Erfindungsgemäß wird die Abtriebswelle mit der sie im Kupp
lungsbereich umfangenden Pumpenwelle durch Kraftschluß ver
bunden. Dazu ist die Pumpenwelle zumindest teilweise als
dünnwandige Hohlwelle ohne kerbende Querbohrung oder Paß
federnut ausgeführt und nach einem weiteren Merkmal der Er
findung durch eine von außen auf die Abtriebswelle des An
triebes aufgebrachte, Radialkräfte erzeugende Spanneinrich
tung gespannt. Bei dieser Anordnung erfolgen Drehmoment- und
Axialkraftübertragung reibschlüssig.
Dank dieser Maßgaben ist die Steckwellenverbindung radial
und axial spielfrei, und läßt keine Relativbewegungen zu.
Zudem ist diese spielfreie kraftschlüssige Verbindung
druckdicht. Korrosion und/oder Passungskorrosion werden zu
verlässig unterbunden.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die kerbfreie Aus
führung hohe Belastungen und somit kleine Wellendurchmesser
zuläßt. Dadurch ist der Pumpenwellenaußendurchmesser mit
denen vorhandener Pumpen mit durchgehender gelagerter Pum
penwelle und Antrieb über Kupplung identisch; besondere
größere Wellendichtungsbauteile sind nicht erforderlich.
Beim Lösen der Spannverbindung federt die Hohlwelle auf,
was eine leichte Demontierbarkeit gewährleistet.
Vorteilhafterweise liegt das Verhältnis der Wanddicke der
Zylinderwandung des hohlen Wellenendes zum Wellendurchmes
ser zwischen 1 : 7 bis 1 : 15, bevorzugt bei etwa 1 : 10.
Erfindungsgemäß umfängt die Spanneinrichtung das an
triebsseitige Ende der als Hohlwelle ausgebildeten Pumpen
welle nahe der Endkante der Zylinderwandung im Bereich
eines ersten Lagerabschnittes eines Kupplungsendes der Ab
triebswelle.
Als günstig hat es sich erwiesen, daß die Spanneinrichtung
einen die Pumpenwelle umfangenden Spannring mit antriebs
wärts zur Wellenlängsachse in einem Winkel geneigter Außen
fläche für einen Außenring mit entsprechend geneigter
Innenfläche sowie achsparallele Zugelemente aufweist, mit
denen Spannring und Außenring aneinander in axialer Rich
tung verschieblich sind; der Außenring wird zum Gelenkkopf
hin in seine Spannstellung gezogen.
Der Spannring ist erfindungsgemäß querschnittlich L-förmig
gestaltet und bietet einen innenseitig der Pumpenwelle an
liegenden und anderseits die geneigte Außenfläche aufwei
senden Druckschenkel an sowie einen Radialkragen, wobei
letzteren Spannschrauben als Zugelemente durchsetzen, die
in den Außenring eingreifen. Letzterer kann durch die
Spannschrauben zum Gelenkkopf hin gezogen werden, wodurch
der radiale Druck auf den vom hohlen Ende der Pumpenwelle
umfangenen Lagerabschnitt zunimmt.
Biegemomenten - insbesondere erhöhten Biegemomenten bei
Gelenkverschleiß und somit erhöhten Belastungen der Hohl
welle und der Spannverbindung - wird im Rahmen der Erfin
dung durch die Anordnung einer zweiten Lagerstelle zwischen
Gelenkangriffspunkt und Spannstelle bzw. erstem Lagerab
schnitt entgegengewirkt.
Zur Verhinderung von Tribokorrosion wird im Bereich
zwischen den beiden Lagerstellen oder -abschnitten vorteil
hafterweise ein - ringförmiger - Spalt angeordnet, der
innenseitig von einem Zwischenabschnitt des Kupplungsendes
sowie nach außen hin von der Wandung des hohlen Endes der
Pumpenwelle begrenzt ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be
vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung;
diese zeigt in:
Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Ex
zenterschneckenpumpe;
Fig. 2 ein vergrößertes Detail aus Fig. 1;
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 2.
Eine Exzenterschneckenpumpe 10 weist in einem Wellengehäuse
12 eine Gelenkwelle 14 mit einem Gelenkkopf 16 auf,
deren - nicht dargestelltes - anderes Ende an einen Rotor spin
delartiger Gestalt angelenkt ist. Von diesem Gelenkkopf 16
geht eine Pumpensteckwelle 18 des Durchmessers d aus, die
nahe dem Gelenkkopf 16 von Packringen 20, einem Stopfbuch
sengehäuse 22 sowie einer Stopfbuchsenbrille 24 umgeben
ist.
Die Längsachse A der Gelenkwelle 14 verläuft - im Hinblick
auf die zur Längsachse des spindelartigen Rotors exzentri
sche Lage des Anlenkpunktes - in einem Winkel w zur Längs
achse B der Pumpensteckwelle 18, deren antriebsseitiges
Wellenende als Hohlwelle mit - einen Welleninnenraum 26
der Länge a begrenzender - verhältnismäßig dünner Zylin
derwandung 28 ausgebildet ist; der Wellendurchmesser d ent
spricht etwa dem 7fachen bis 15fachen Maß der Wanddicke
e.
Die Pumpensteckwelle 18 ist von einem topfartigen Gehäuse
30, einem sog. Laternensockel, umgeben, das/der mit einer
Stirnwandung 32 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 34
bei 36 mit dem Wellengehäuse 12 verschraubt ist.
Die Endkante 29 jener Zylinderwandung 28 durchgreift einen
zentrischen Durchbruch 38 einer Deckelwand 31 des Gehäuses
30 und fluchtet etwa mit deren Außenfläche 31 a. Bei 39 ist
eine - von der Abtriebswelle 42 durchgriffene Anschluß
platte eines ansonsten in der Zeichnung vernachlässigten
Antriebsgehäuses angedeutet.
In den Welleninnenraum 26 ist das Kupplungsende 40 einer
Abtriebswelle 42 eines nicht dargestellten Pumpenantriebs
so eingeschoben, daß eine äußere Ringschulter 44 der Ab
triebswelle 42 an der Endkante 29 der Pumpensteckwelle 18
anschlägt. An diese Ringschulter 44 schließt - nach einer
in Fig. 3 erkennbaren Ringnut 45 - ein erster Lagerab
schnitt 46 der Abtriebswelle 42 an, dessen axiale Länge mit
b, dessen Durchmesser mit q bezeichnet ist und der an einer
inneren Ringschulter 47 endet. Der inneren Ringschulter 47
folgt zur Stirn 41 des Kupplungsendes 40 bzw. der Abtriebs
welle 42 hin ein Zwischenabschnitt 48 der axialen Länge n,
dem - nach einer weiteren Ringschulter 47 a - ein zweiter
Lagerabschnitt 49 der Länge b1 nachgeordnet ist. Der
Zwischenabschnitt 48 begrenzt mit der ihn in radialem Ab
stand z umfangenden Zylinderwandung 28 einen - in Fig. 3
überhöht dargestellten - Spalt 50 der axialen Länge n.
Im übrigen ist die Zylinderwand 28 den radialen Stufungen
des Kupplungsendes 40 angepaßt und liegt diesem im Bereich
der beiden Lagerabschnitte 46, 49 unmittelbar an.
Das als Vollprofil ausgebildete Kupplungsende 40 ist mit
dem hohlen Wellende der Pumpensteckwelle 18 kraftschlüssig
verbunden; nahe der Endkante 29 trägt die Zylinderwandung
28 eine Spanneinrichtung 52 mit einem Spannring 53 L-förmi
gen Querschnitts; von einem sich zur Endkante 29 der Pum
pensteckwelle 18 querschnittlich verjüngenden Druckschenkel
54 des Spannrings 53 ragt ein Radialkragen 55 ab, der mit
Bohrungen 56 ausgestattet ist. Diese durchsetzen Spann
schrauben 57 und ziehen einen Außenring 58 mit einer zur
Längsachse B in einem Winkel t von etwa 7° geneigten
Innenfläche an, welche an der gleichermaßen geneigten
Außenfläche 59 des Druckschenkels 54 gleitet. Dabei wird
die Zylinderwandung 28 zunehmend - mit Kraftschluß - ge
gen das Kupplungsende 40 der Abtriebswelle 42 gedrückt.
Das System aus Pumpensteckwelle 18 und eingeschobenem Kupp
lungsende 40 bietet also zwischen dem Gelenkkopf 16 und dem
Bereich der Spanneinrichtung 52 bzw. dem ersten Lagerab
schnitt 46 einen zweiten Lagerabschnitt 49 kürzerer axialer
Länge b1 an sowie - zur Verhinderung von Tribokorrosion - zwi
schen den beiden Lagerabschnitten 46, 49 jenen Spalt 50
an. Das Verhältnis der Längen b1 zu b beträgt hier etwa
1 : 4. Die Länge n des Spaltes 50 ist etwas größer bemessen als
die Länge b des ersten Lagerabschnitts 46.