DE2945858A1

DE2945858A1 - Vorrichtung zum verbinden des rotors einer schraubenpumpe mit seiner antriebswelle

Info

Publication number: DE2945858A1
Application number: DE19792945858
Authority: DE
Inventors: Edmond Chanton
Original assignee: Mecanique Et De Metallurg S G
Current assignee: Mecanique Et De Metallurg S G
Priority date: 1978-11-23
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1980-07-03
Also published as: FR2442367B1; FR2442367A1

Description

Anmelderin: Societe Ge"ne>ale de Mecanique et de Metallurgie

17, rue Ernest Laval

92170 Vanves - Frankreich

Vorrichtung zum Verbinden des Rotors

einer Schraubenpumpe mit seiner Antriebswelle

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schraubenpumpen ,die häufig "Moineau-Pumpen" genannt werden, bei denen ein schraubenförmiger Rotor sich im Inneren eines ebenfalls schraubenförmigen Stators bewegt, mit dem er eine kontinuierliche Berührungslinie mit schraubenförmigem Verlauf bildet. Die Bewegung des Rotors in dem Stator ist die Kombination einer Eigendrehung des Rotors um seine Längsachse B und einer Kreisbewegung des Rotors um die feste Längsachse A des Stators, wobei diese beiden Achsen A und B ständig parallel bleiben und einander gegenüber eine konstante Exzentrizität e besitzen. Um die Kreisbewegungen der Achse B des Rotors um die feste Achse A möglich zu machen, wird die Verbindung zwischen dem Rotor und einer Antriebswelle der Achse A mit Hilfe einer Zwischenwelle gewährleistet, die ihrerseits mit diesen beiden Elementen mit Hilfe homokine-

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tischer Gelenke verbunden ist.

Auf diese Verbindungsanordnung bezieht sich die Erfindung.

Bei den bekannten Lösungen ist jedes der mit der Zwischenwelle verbundenen Enden der Welle oder des Rotors derart ausgebildet, daß das dazwischenliegende homokinetische Gelenk direkt an dem Ende angebracht werden kann.Eine solche Ausgestaltung stellt mehrere Nachteile dar. Denn da das betrachtete Wellenende mit dem zu pumpenden Material in Kontakt steht, das häufig gegenüber den üblichen Metallen aggressiv ist, ist es notwendig, nicht nur dieses Ende, sondern gleicherweise die ganze Welle, mit der es einstückig ist, aus einem teuren Edelmetall herzustellen, beispielsweise aus nicht rostendem Stahl. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß jeder der betrachteten Rotoren und jede Welle nur mit einem einzigen Typ von homokinetischem Gelenk verbunden werden kann, und daher nur mit einem Typ von Zwischenwelle, weswegen es nötig ist, ebensoviele unterschiedliche Wellen wie Rotoren und Zwischenwellen vorzusehen, was die Herstellungs- und Wartungskosten erhöht.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen 1st schon vorgeschlagen worden, axial zwischen wenigstens einem der homokinetischen Gelenke und dem Ende der mit ihm zu verbindenden Welle oder des Rotors einen abnehmbaren Kopf zwischenzuschalten. Jedoch wurde die Befestigung dieses Kopfes auf dem entsprechenden Ende mit Hilfe eines Schraubenkranzes gewährleistet, dessen äußerer Durchmesser u.a. relativ groß war, was die Anwendung einer derartigen Befestigung auf Wellen und Rotoren mit großen Durchmessern beschränkte und die Universalität dieser Befestigung ausschloß. Mit anderen Worten, man kann mit der bekannten Lösung auf ein Ende einer Welle oder eines Rotors mit gegebenem Durchmesser keine Einheit aus Topf und Zwischenwelle mit relativ kleinem Durchmesser befestigen.

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Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine derartige Universalität, ebenso eine ausgezeichnete Abdichtung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Kopfes. Die erfindungsgemäße Losung liegt darin, den abnehmbaren Kopf aus einem topfartigen Gegenstand zu bilden, der an dem betrachteten Ende der Welle oder des Rotors unter Zusammendrücken einer ringförmigen Dichtverbindung einerseits axial mit Hilfe einer den Mittelpunkt des Topfbodens axial durchquerenden und in das betrachtete Ende eingeschraubten Schraube und andererseits in Drehrichtung um die Achse des entsprechenden Endes durch die Zusammenwirkung mindestens eines zylindrischen, exzentrisch auf diesem Ende oder dem Topfboden aufgesetzten Zapfens mit einer komplementären in dem Topfboden bzw. dem Ende angeordneten Ausnehmung befestigt ist.

Bei bevorzugten Ausführungsformen sind zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Merkmale vorhanden.

Es sind zwei Zapfen vorhanden und ihre Achsen verlaufen symmetrisch bezüglich der Achse des Endes oder des Bodens, auf dem sie aufgesetzt sind.

Die Zapfen sind in das Element, auf das sie aufgesetzt sind, unter Kraftaufwand eingesteckt.

Zwischen den Kopf der Schraube und den Boden des Topfes ist eine Unterlegscheibe untergelegt, deren Durchmesser groß genug ist, damit sie in axialer Richtung die axialen Verlängerungen bzw. Verschiebungen der Zapfen abfangen kann.

Der Boden des Topfes ist von einem äußeren erhöhten Rand umgeben, der das Ende, mit dem er verbunden wird, abdichtend umfassen kann.

Bei einer Verbindungsanordnung nach dem vorhergehenden Ab-

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satz weist das Ende eine ebene Stirnfläche mit einem ringförmigen abgeschrägten äußeren Umfang auf, wobei ein torusförmiger Dichtring zwischen diesen abgeschrägten Umfang und die ringförmige sich zurückziehende Zone dazwischengelegt ist, längs der der Rand des Topfes an seinen Boden anschließt.

Die Erfindung umfaßt neben diesen grundsätzlichen Anordnungen gewisse andere Anordnungen, die vorzugsweise gleichzeitig benutzt werden und von denen später noch die Rede sein wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 in einer teilweisen Seitenansicht einen

Moineau-Pumpen-Rotor, seine Antriebswelle und die zwischen beiden Elementen erfindungsgemäß eingesetzte Zwischenwelle;

Fig. 2 einen Längsschnitt in größerem Maßstab der

erfindungsgemäßen Anbringung der Zwischenwelle an der Antriebswelle.

In an sich bekannter Art wird der Rotor 1 der Pumpe über eine Zwischenwelle 2 von einer Drehwelle 3 angetrieben, die in einem Lagerkörper 4 unter Zwischenschaltung von nicht dargestellten Lagern und einer Stopfbuchse 5 angeordnet ist.

Die Anordnung zwischen jedem En'de der Zwischenwelle 2 und dem entsprechenden Ende des Rotors oder der Welle wird mit Hilfe eines homokinetischen Gelenkes 6 gewährleistet, beispielsweise einem Doppelkardangelenk o.dgl.

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Anstatt direkt mit dem entsprechenden Ende befestigt zu werden, wie bei den meisten bekannten Lösungen, ist das Gelenk 6 hier an dem genannten Ende erfindungsgemäß unter Zwischenschaltung eines abnehmbaren Topfes 7 befestigt.

Unter Bezugnahme auf Fig.2 wird im folgenden die Befestigung der Zwischenwelle 2 auf dem Ende der Welle 3 beschrieben, wobei selbstverständlich die Befestigung der Zwischenwelle mit dem Rotor nach der gleichen Art erfolgt. Die Befestigung wird in axialer Richtung mit Hilfe einer Schraube 8 gewährleistet, die in einer Bohrung 9 mit glatten Seitenwänden den Mittelpunkt des Bodens 10 des Topfes 7 durchquert, wobei

diese Schraube in ein Gewindeloch 11 Tangs der Achse des betreffenden Endes 12 der Welle 3 eingeschraubt ist. In Drehrichtung wird die Befestigung durch das Zusammenwirken der beiden zylindrischen Zapfen 13, die unter Kraftaufwendung in den Boden 10 eingesetzt sind, mit den in dem Ende 12 eingelassenen komplementären Öffnungen 14 gewährleistet.

Die Achsen der beiden Zapfen 13 bzw. Löcher 14 sind parallel und symmetrisch bezüglich der gemeinsamen Mittelachse des Topfes 7, der Schraube 8 und des Endes 12 angeordnet.

Der Durchmesser dieser Zapfen 13 und der Löcher 14 muß groß genug sein, damit die Zapfen 13 die Drehmomente zwischen der Welle 3 und der Zwischenwelle 2 Übertragen können.

Da die Zapfen 13 keine Köpfe besitzen, ist der Außendurchmesser des kleinsten diese Zapfen einschließenden Kreises relativ klein, was die Anpassung einer Anordnung von Zapfen mit gegebenen Ausmaßen selbst bei Töpfen zuläßt, deren Innendurchmesser relativ klein 1st, wobei dieser Durchmesser ebenso klein sein kann wie der Durchmesser des genannten kleinsten Kreises.

Vorteilhafterwelse wird zwischen den Kopf der Schraube 8 und

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den Boden des Topfes 7, gegen den sie angezogen wird, eine Unterlegscheibe 15 untergelegt, deren Durchmesser genügend groß ist, um jede Möglichkeit der axialen Verlagerung der Zapfen 13 aus ihren Sitzen zu verhindern.

Bei der dargestellten Ausführungsform enthält das homokinetische Gelenk 6 eipen quer verlaufenden Zapfen 16, der in dem offenen Ende des Topfes 7 befestigt und in eine Schelle 17 eingesetzt ist, die mit dem entsprechenden Ende der Zwischenwelle 2 fest verbunden bzw. einstückig ist.

Das innere Profil dieser Schelle 17 1st doppelkegelstumpfförmig mit einer Konvergenz in Richtung auf die Mitte, so daß der Kontakt zwischen der Schelle und dem Zapfen nur in der Höhe der verengten mittleren Zone der Schelle gewährleistet ist, wodurch Winkelauslenkungen der Zwischenwelle nicht nur um die Achse des Zapfens 16 sondern auch um die Gerade ermöglicht werden, die gleichzeitig zu der Achse des Zapfens 16 und der Achse der Zwischenwelle 2 senkrecht ist und durch den Schnittpunkt dieser beiden Achsen geht (die Gerade steht senkrecht auf der Papierebene in Fig.2).

Der Zapfen 16 wird an seiner Stelle durch einen Ring 18 gehalten, der das offene Ende des Topfes umgibt und auf diesem mit Hilfe einer Madenschraube 19 festgeklemmt ist.

Eine biegsame und dichte Manschette 20,deren Enden abgedichtet gegen die Zwischenwelle 2 und den Topf 7 angepreßt sind, In der Höhe einer außen auf dem Topf eingelassenen Nut 21, läßt es zu, den Mechanismus gegenüber den zu pumpenden Produkten zu isolieren.

Um diese Abdichtung zu vervollständigen und gleichzeitig die Zentrierung zwischen dem Ende 12 und dem Topf 7 zu vervollkommnen, 1st auf dem Boden des Topfes ein ringförmiger Rand 22 vorgesehen, der in axialer Richtung Über den

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Boden 10 vorsteht und derart ausgebildet ist, daß er das Ende 12 abdichtend umfassen kann, wobei ein torusförmiger Dichtring 23 zwischen diesen Rand und das Ende 12 zwischengelegt wird.

Um zu vermeiden, daß in mindestens eine der in Kontakt stehenden zylindrischen Flächen eine Nut eingelassen werden muß, um die Dichtung 23 aufzunehmen, wird vorteilhafterweise eine ringförmige Abschrägung 24 auf dem äußeren Umfang der Stirnseite des Endes 12 vorgesehen. Die Dichtung 23 kann daher in der ringförmigen Höhlung mit dreieckigem Querschnitt angeordnet werden, die durch die Abschrägung und durch die ringförmige zurücktretende Zone begrenzt ist, längs der der Rand 22 an den Boden 10 anschließt bzw. in diesen übergeht.

In der Praxis wird die Anordnung so getroffen, daß die Stopfbüchse 5 in axialer Richtung sehr nahe an dem Rand 22 angeordnet ist. Dadurch wird der Abschnitt der zylindrischen äußeren Oberfläche der Welle 3, der in Kontakt mit dem gepumpten Material bleibt, sehr klein, und anstelle diese Welle insgesamt aus einem Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, herzustellen, der resistent gegenüber diesem Material ist, reicht es aus, die Welle nur an ihrer Oberfläche mit einem solchen Metall zu bekleiden, wobei diese Bekleidung auf den kleinen Abschnitt der genannten Oberfläche beschränkt werden kann.

Da der Topf 7 eine relativ große in Kontakt mit dem gepumpten Material stehende Oberfläche sowie eine relativ kleine Masse gegenüber der Masse der Welle 3 aufweist , kann er ohne Nachteil vollständig aus einem im oben genannten Sinne resistenten Material hergestellt sein.

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Unabhängig von der speziell ausgewählten Ausführungsform erhält man schließlich eine Verbindungsanordnung für die Mitnahme-Zwischenwelle der Moineau-Pumpe, deren Aufbau ausreichend aus dem oben genannten hervorgeht.

Diese Anordnung besitzt zahlreiche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Anordnungen, insbesondere was die Einfachheit der Befestigung und der Abnahme des Topfes auf dem entsprechenden Wellen- oder Rotorende betrifft, wobei die Anbringung nur ein einfaches axiales Einstecken gefolgt von dem Festziehen einer einzigen Schraube nötig macht. Weitere Vorteile liegen in der Festigkeit und Dichtheit dieser Befestigung, der durch die Befestigung erzielten Universalität, da eine gleiche Welle oder Rotor mit einer großen Anzahl von homokinetischen Gelenken und daher von Zwischenwellen verschiedener Arten verbunden werden kann, da es für diesen Zweck ausreicht, nur den abnehmbaren zwischengeschalteten Topf auszuwechseln, was die Herstellung und Wartung wesentlich vereinfacht. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Antriebswelle aus einem Material herzustellen, das gegenüber den Aggressionen des zu pumpenden Materials nur wenig resistent ist.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsarten und Ausführungsformen. Sie umfaßt neben anderen Varianten insbesondere auch die Ausführungsform, bei der nur die eine der beiden Verbindungen zwischen Zwischenwelle und Rotor bzw. Zwischenwelle und Antriebswelle mit Hilfe eines erfindungsgemäßen abnehmbaren Topfes ausgeführt ist.

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Claims

Ansprüche

Vorrichtung zum Ankuppeln des Rotors einer Schraubenpumpe an seine Antriebswelle über eine Zwischenwelle und homokinetische Gelenke, insbesondere zum Anbringen der homokinetischen Gelenke an den Rotor und die Antriebswelle, mit einem zwischen mindestens einem der Gelenke und dem daran zu befestigenden Wellen- bzw. Rotorende eingesetzten, an dem Ende befestigbaren, abnehmbaren Kopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf die Form eines Topfes (7) aufweist, der an dem betreffenden Ende (12) unter Zusammendrückung einer ringförmigen Dichtung (23) einerseits in axialer Richtung mit Hilfe einer den Mittelpunkt des Bodens (10) des Topfes (7) axial durchquerenden und in das betreffende Ende (12) eingeschraubten Schraube (8)

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ORIGINAL INSPECTED

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und andererseits in Drehrichtung um die Achse des entsprechenden Endes (12) durch das Zusammenwirken mindestens eines exzentrisch an dem Ende (12) oder dem Boden (10),angesetzten zylindrischen Zapfens (13) mit einer in dem Boden (10) oder dem Ende (12) eingelassenen komplementären Aussparung (14) befestigbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zapfen (13) vorhanden sind, deren Achsen bezüglich der Achse des Endes (12) oder des Bodens (10), an die sie angesetzt sind, symmetrisch verlaufen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (13) in das Element , an das sie angesetzt sind, eingepreßt sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kopf der Schraube (8) und den Boden (10) des Topfes (7) eine Unterlegscheibe (15) eingesetzt ist, deren Durchmesser ausreichend groß ist, damit sie in axialer Richtung die axialen Verlängerungen bzw. Verschiebungen der Zapfen (13) abfangen kann.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (10) des Topfes(7) von einem äußeren Rand (22) umgeben ist, der derart angeordnet ist, daß er das Ende (12), mit dem er verbindbar ist, abdichtend umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (12) eine, ebene' Vorderfläche mit einem abgeschrägten ringförmigen Umfang (24) aufweist, und daß zwischen den abgeschrägten Umfang (24) und den zurückgesetzten ringförmigen Bereich, längs dessen der Rand (22) des Topfes (7) in dessen Boden übergeht, eine torusförmige Dichtung (23) eingesetzt ist.

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