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Bezeichnung: Gelenk für eine Exzenterschneckenpumpe Gegenstand der
Erfindung ist ein Gelenk zur Verbindung der drehbar in einem feststehenden Stator
gelagerten Exzenterschnecke einer Exzenterschneckenpumpe mit der Antriebswelle.
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Normalerweise besteht bei derartigen Exzenterschneckenpumpen die Verbindung
der Exzenterschnecke mit der Antriebswelle aus einer relativ langen Kuppelstange,
die mit jeweils einem Gelenk an der Antriebswelle einerseits und an der Exzenterschnecke
andererseits befestigt ist, Dieser Aufbau der Exzenterschneckenpumpe hat eine relativ
große axiale Ausdehnung zufolge, wodurch erhebliche Material- und Bearbeitungskosten
anfallen, insbesondere dann, wenn die Pumpe aus teuerem, nichtrostendem Material
hergestellt sein muß.
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Blatt zur Patentanmeldung - Gelenk für eine Exzenterschneckenpumpe
-um eine Um die großen Materialkosten zu vermeiden und/kompakte Bauweise zu erreichen,
sind auch Ausführungen von Exzenterschneckenpumpen bekannt, bei denen die Verbindung
der Antriebswelle mit dem Rotor nicht über eine Kuppelstange erfolgt, sondern über
eine nach dem Prinzip der Oldham-Kupplung arbeitende Quergleitkupplung. Diese Verbindungsart
gestattet zwar eine kurze Baulänge, sie besitzt jedoch den Nachteil, daß zur radialen
Verschiebung der Kupplung, wie sie bei Exzenterschneckenpumpen durch die exzentrisch
laufende Exzenterschnecke fortlaufend geschieht, infolge der aufeinander gleitenden
Flächen relativ große Verstellkräfte benötigt werden, die von der Exzenterschnecke
auf den Stator übertragen werden und somit eine große Reibung und einen relativ
großen Verschleiß verursachen. Weiter besitzt diese Verbindungsart den großen Nachteil,
daß sie keine Winkelbewegungen der Exzenterschnecke zuläßt. Da an der Exzenterschnecke
innerhalb des Stators radiale Druckkräfte angreifen und der Stator aus einem elastischen
Material besteht, führt die Exzenterschnecke zusätzlich eine kleine Taumelbewegung
aus, durch die die Quergleitkupplung infolge der prismenförmigen Gleitbahnen verklemmt
wird. Die daraus entstehenden Kräfte werden ebenfalls über die Exzenterschnecke
auf den Stator übertragen, wodurch der Verschleiß vergrößert wird.
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Blatt zur Patentanmeldung - Gelenk für eine Exzenters chl.eckenpumpe-Ein
weiterer Nachteil resultiert daraus, daß über Quergleitkupplungen nach dem Prinzip
der Oldham-Kupplungen keine aXialen Kräfte übertragen werden können; man muß bei
solchen Kupplungen also noch Mittel vorsehen, mit denen die auf die Exzenterschnecke
einwirkende axialen Schubkräfte abgefangen werden können. Bekannte Ausführungen
besitzen hierfür entweder besondere Drucklager, die in ihrem Aufbau infolge der
exzentrischen Bewegung der Exzenterschnecke kompliziert sind, oder auch Stoßstangen,
die mit kugelförmigen Enden versehen sind und in entsprechenden kugelförmigen Sitzen
an der Antriebswelle einerseits und der Exzenterschnecke andererseits gelagert sind.
Um den Taumelwinkel der Stoßstange gering zu halten, muß die Stoßstange lang ausgeführt
sein, d.h., der Abstand der Lagerpunkte in der Exzenterschnecke einerseits und in
der Antriebswelle andererseits muß groß sein. Um die Baulänge der Pumpe dadurch
nicht zu beeinträchtigen, muß die Exzenterschnecke bzw. die Antriebswelle hohlgebohrt
sein, wodurch wiederum große Bearbeitungskosten entfallen, Da eine solche axiale
Lagerung der Exzenterschnecke nur einseitig wirkt, besteht ein weiterer Nachteil
darin, daß derart ausgeführte Pumpen nur für eine Antriebsrichtung geeignet sind.
Ein Reversierbetrieb ist nicht möglich.
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Blatt zur Patentanmeldung - Gelenk für eine Exzenter schneckenpumpe
-ter Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk zur Verbindung der Exzenterschnecke
mit der Antriebswelle zu schaffen, das einerseits eine kurze Baulänge der Exzenterschneckenpumpe
zuläßt und andererseits die Nachteile der bekannten Ausführungen mit Quergleitkupplungen
vermeidet.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die auf der Exzenterschnecke
sitzende Gelenkhälfte gegenüber der auf der Antriebswelle sitzenden konzentrisch
laufenden Gelenkhälfte innerhalb der Exzentrizität frei bewegbar ist, die auf der
Exzenterschnecke sitzende Gelenkhälfte gegenüber der auf der Antriebswelle sitzenden
Gelenkhälfte allseitig winkelbeweglich ist und zwischen den beiden Gelenkhälften
Axialkräfte in beiden Richtungen übertragen werden.
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Ein derartiges Gelenk läßt sämtlichen von der Exzenterschnecke ausgeführten
Bewegungen freien Spielraum, so daß außer den inneren Reibungskräften des Gelenkes
keine weiteren Kräfte, die aus der Bewegung, bzw. aus dem Bewegungsbestreben der
Exzenterschnecke resultieren, Verspannungen in dem Gelenk hervorrufen und die Reibung
zwischen Exzenterschnecke und Stator vergrößern. Weiter werden bei einem solchen
Gelenk keine besonderen Mittel zum Abfangen der Axialkräfte benötigt und die Pumpe
ist für einen Reversierbetrieb geeignet,
5. Blatt zur Patentanmeldung
- Gelenk für eine Exzenter-Schneckenpumpe -Das erfindungsgemäße Gelenk ist dabei
so auszufthren, daß die auf der Antriebswelle und auf der Exzenterschnecke sitzenden
Gelenkhälften über ein Gelenkbolzenpaar miteinander verbunden sind, wobei die Gelenkbolzen
in den an den zugehörigen Gelenkhälften ausgebildeten Lagerköpfen drehbar und radial
verschiebbar gelagert sind.
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Dieses derart ausgebildete Gelenk vereinigt also in sich die Eigenschaften
eines Kardangelenkes und die einer Quergleitkupplung nach dem Prinzip der Oldham-Kupplung,
denn es ist allseitig winkelbeweglich, kann Axialkräfte in beiden Richtungen übertragen
und ist außerdem radial nach allen Richtungen verschiebbar.
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Um die innere Reibung des Gelenkes herabzusetzen, ist weiter vorgesehen,
daß die Gelenkbolzen in den Lagerköpfen kugegelagert sind.
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Es sind hier verschiedene Ausführungsmöglichkeiten möglich, beispielsweise
das Einfüllen von Kugeln in an den Lagerbohrungen der Lagerköpfe angebrachten Nuten.
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Am zweckmäßigsten erscheint jedoch die Ausführung, nach der zwischen
den Lagerbohrungen und dem Gelenkbolzen ein büchsenartiger Kugelkäfig eingeschoben
wird. Solche Kugelkäfige sind als Normteile erhältlich und beeinflussen die Herstellungskosten
des Gelenkes günstig.
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6. Blatt zur Patentanmeldung - Gelenk für eine Exzenterschneckenpumpe
-Um die Montage des Gelenkes zu erleichtern, bzw., wenn das Gelenkbolzenpaar einstückig
ausgeführt ist, zu ermöglichen, sieht die Erfindung weiter vor, daß die Lageraufnahmebohrungen
in den Lagerköpfen zum Gelenkinnern hin einen Längsschlitz besitzen, dessen Breite
mindestens dem Durchmesser des Gelenkbolzens entspricht und die Lageraufnahmebohrungen
mit einer von außen einschiebbaren Lagerbüchse ausgekleidet sind.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen folgende Zeichnungen
und deren Beschreibung: Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe,
deren erfindungsgemäßes Gelenk vereinfacht dargestellt ist.
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Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gelenk,
gemäß der in Figur 1 dargestellten Schnittlinie A-A.
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Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Gelenk gemäß Figur 2 teils in der
Ansicht, teils im Längsschnitt.
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Bei der Exzenterschneckenpumpe gemäß Figur 1 ist der von einem Zylinderrohr
1 umschlossene Stator 2 zwischen ei-
7. Blatt zur Patentanmeldung
- Gelenk für eine Exzenterschneckenpumpe -nem Sauggehäuse 3 und einem Druckgehäuse
4 eingespannt.
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Durch das Sauggehäuse 3 ragt die Antriebswelle 5 in den Saugraum 6
der Pumpe. Die Antriebswelle ist mit den Kugellagern 7 und 8 im Sauggehäuse gelagert
und mittels der Stopfbuchse 9 nach außen abgedichtet. Zwischen der im Stator 2 gelagerten
Exzenterschnecke lo und der Antriebswelle 5 ist ein aus den Gelenkhälften 11 und
12 sowie aus den in den daran angebrachten Lagerköpfen 13 und 14 drehbar und radial
verschiebbar gelagerten Gelenkbolzen 15 und 16 bestehendes Gelenk angebracht.
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Die Gelenkhälften sind mittels den zylindrischen Ansätzen 17 und 18
in der Exzenterschnecke bzw. in der Antriebswelle zentriert und mittels den Stiften
19 und 20 gegen Verdrehen gesichert. Wird die Exzenterschnecke 10 über die Antriebswelle
in Pfeilrichtung angetrieben, so führt die Exzenterschnecke neben dieser Drehbewegung
noch eine gegenläufige Exzenterbewegung mit dem Radius e durch. Diese exzentrische
Bewegung wird durch radiales Gleiten des Gelenkbolzens 16 in den Lagerköpfen 14
sowie der Lagerköpfe 13 auf dem Gelenkbolzen 15 ermöglicht.
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Weiter ermöglicht die drehbare Lagerung der Gelenkbolzen in den Lagerköpfen
Taumelbewegungen der Exzenterschnecke in den Pfeilrichtungen 21. Auf die Exzenterschnecke
einwirkende Axialkräfte werden über die Gelenkbolzen auf die Antriebswelle übertragen.
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8. Blatt zur Patentanmeldung - Gelenk für eine Exzenterschneckenpumpe
-Der -konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Gelenkes ist aus den Figuren 2 und
3 näher ersichtlich. Die beiden gleich ausgebildeten Gelenkhälften 11 und 12 sind
mit je 2 Lagerköpfen 13 und 14*versehen. In diesen ist eine Lageraufnahmebohrung
22 angebracht, die nach der Gelenkinnenseite mit einem Längsschlitz 23 versehen
ist. Die Breite des Längsschlitzes 23 ist mindestens so groß wie der Durchmesser
der Gelenkbolzen 15 und 16, so daß diese axial in die Lagerköpfe eingeschoben werden
können. Die Lageraufnahmebohrung 22 ist mit einer Lagerbuchse 24 ausgekleidet. Diese
Buchse ist von außen in die Lageraufnahmebohrung einschiebbar und mittels eines
Sicherungsringes 25 festgehalten. Zwischen die Gelenkbolzen und die Lagerbuchse
ist ein buchsenartiger 26 Kugelkäfig eingeschoben, dessen Kugeln 27 bei einer Bewegung
des Gelenkbolzens einerseits auf dem Gelenkbolzen und andererseits auf der Bohrung
der Lagerbuchse abrollen. Um ein Herauæschleudern des Kugelkäfigs bei der Drehung
des Gelenkes zu verhindern, besitzen die Gelenkbolzen die Sicherungsringe 28.
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Die Montage des Gelenkes ist einfach durchzuführen. Zunächst wird
hierbei der Gelenkbolzen durch die Längsschlitze 23 in die Lagerköpfe der Gelenkhälften
eingeführt. Hiernach werden die Lagerbuchsen 24 in die Lageraufnahmebohrungen 22
eingeschoben und mit den Sicherungs-
9. Blatt zur Patentanmeldung
- Gelenk für eine Exzenterschneckenpumpe -ringen 25 befestigt. Danach werden die
Kugelkäfige eingeführt und die Sicherungsringe 28 angebracht.
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In den Figuren 2 und 3 ist ein Gelenk mit einem einstückigen Gelenkbolzenpaar
dargestellt. Das Gelenkbolzenpaar könnte jedoch auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt
sein, wie beispielsweise in Figur 2 durch die strichpunktierten Linien dargestellt
ist. Bei einer solchen Ausführung kann man auf die Längsschlitze 23 in den Lageraufnahmebohrungen
22 verzichten, denn die Gelenkbolzen können in diesem Falle voneinander getrennt
von außen eingeschoben werden und in einem Kreuzstück mit geeigneten Mitteln befestigt
werden.
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In dem Teilschnitt gemäß Figur 3 ist weiter die Ausführung des Gelenkes
mit einer Dichtmanschette 29 dargestellt.
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Diese Dichtmanschette wird mittels den auf den Gelenkhälften mit den
Sicherungsringen 30 und 31 verspannten Deckscheiben 32 und 33 abgedichtet.
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