DE3642116A1

DE3642116A1 - SPRING-ELASTIC ECCENTRIC BEARING FOR DISPLACEMENT MACHINES

Info

Publication number: DE3642116A1
Application number: DE19863642116
Authority: DE
Inventors: Hans Paul Maier
Original assignee: Agintec AG
Current assignee: Agintec AG
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1988-06-23
Also published as: ES2026887T3; EP0270917A2; DE3642116C2; DE3775187D1; EP0270917A3; EP0270917B1

Description

Die Erfindung betrifft eine federelastische Exzenterlagerung für Verdrängermaschinen, deren Verdränger eine kreisende Trans lationsbewegung um einen Exzenter ausführen.The invention relates to a spring-elastic eccentric bearing for displacement machines, the displacement of which is a rotating trans Carry out a movement around an eccentric.

Eine derartige, als Kreiskolbenmaschine ausgelegte Verdränger maschine läßt sich z.B. der DE-OS 22 30 773 entnehmen. Der Ver dränger (Kolben) führt eine kreisende (translatorische) Bewegung um einen Exzenter aus. Hierfür müssen in kostenaufwendiger Weise Exzenterwellen in zerspanender oder gebauter Ausführung herge stellt werden. Bei der Wahl bestimmter Betriebsdrücke dieser z.B. als Pumpen ausgeführten Verdrängermaschinen ergeben sich immer wieder Probleme bei der Auslegung und Tolerierung der Exzenterwellen der Verdrängerlager. Verdränger für Pumpen können in derartigen Maschinen axial einseitig oder doppelseitig ausge bildet werden, so daß an sich die Möglichkeit besteht, die Ver dränger sowohl radial - als auch axial wirkend federnd zu lagern. Hierdurch kann je nach Wahl der Federkennlinien eine Einstellung der Druckbereiche für solche Pumpen gewählt werden. Derartige druckbegrenzte Verdrängerpumpen haben teilweise die Charakteristik von Strömungspumpen, ohne die Nachteile wie z.B. mangelnde Selbstansaugfähigkeit, Kavitationsprobleme bei gedros selten Rohrquerschnitten und dergl. von Strömungsmaschinen zu besitzen. Such a displacer designed as a rotary piston machine machine can e.g. see DE-OS 22 30 773. The Ver The urge (piston) performs a circular (translational) movement around an eccentric. This must be done in a costly manner Eccentric shafts in machining or built design be put. When choosing certain operating pressures this e.g. displacement machines designed as pumps result problems with the interpretation and tolerance of the Eccentric shafts of the displacement bearings. Displacers for pumps can axially one-sided or double-sided in such machines be formed, so that there is in itself the possibility of ver spring both radially and axially acting to store. As a result, depending on the choice of spring characteristics Setting the pressure ranges for such pumps can be selected. Such pressure-limited positive displacement pumps have some Characteristics of flow pumps without the disadvantages such as lack of self-priming ability, cavitation problems with gedros rarely pipe cross sections and the like have.

In der CH-PS 5 55 476 ist eine Verdrängermaschine mit einem ge krümmten Verdränger offenbart, der drehbar auf einem an eine drehbar gelagerte Antriebswelle gekoppelten Exzenter gelagert ist und durch diesen zur Ausführung einer kreisenden Bewegung in einer entsprechend gekrümmten Verdrängerkammer mit einem Ein- und Auslaß geführt ist. Der Verdränger ist gegen die Wir kung einer elastischen Kraft aus der Berührungslage mit der Wan dung der Verdrängerkammer längs zu den Krümmungsachsen paralle len Berührungslinien auslenkbar. Zur Erzeugung der elastischen Kraft ist ein metallisches, als Kraftspeicher wirkendes Feder element vorgesehen. Das Federelement kann durch den als um eine zur Achse der kreisenden Bewegung parallele Biegeachse gebogene Blattfeder gebildeten Verdränger gebildet sein. Das Federelement kann aber auch durch einen elastisch durchbiegbaren Taumelstab gebildet werden, der an seinem einen Ende kugelgelenkig am Ver dränger angelenkt und zwischen seinen Enden in einem Kugelgelenk gelagert ist, dessen Zentrum auf der Drehachse der Antriebswelle liegt.In CH-PS 5 55 476 is a positive displacement machine with a ge curved displacer reveals that rotatable on one to one rotatably mounted drive shaft coupled eccentric and by this to perform a circular movement in a correspondingly curved displacement chamber with a Inlet and outlet is guided. The displacer is against the we elastic force from the contact position with the wall of the displacement chamber parallel to the axes of curvature len contact lines can be deflected. To produce the elastic Force is a metallic spring that acts as an energy store element provided. The spring element can by as a Bending axis parallel to the axis of the circular motion Leaf spring formed displacer. The spring element can also by an elastically deflectable wobble stick are formed, which is ball-jointed at one end on the ver more articulated and in a ball joint between its ends is centered on the axis of rotation of the drive shaft lies.

Bei Verdrängermaschinen dieser Bauart ergeben sich erhebliche funktionstechnische Probleme. Der genannte elastisch durchbieg bare Taumelstab läßt sich aus dichtungstechnischen Gründen nicht realisieren. Gebaute Exzenterwellen mit metallischen Federn be nötigen zusätzliche Führungselemente zur Abstützung und besitzen daher auch zusätzliche Kostennachteile.Displacement machines of this type result in considerable functional problems. The elastic deflection mentioned bare wobble rod cannot be used for sealing reasons realize. Built eccentric shafts with metallic springs necessary and have additional guide elements for support hence additional cost disadvantages.

Die DE-OS 26 03 462 offenbart eine Verdrängermaschine für kom pressible Medien. Auch hier beschreibt der Verdränger eine krei sende Translationsbewegung um eine Exzenterbahn. Bei derartigen Bauarten ist es unumgänglich, für den Verdränger eine Verdreh sicherung vorzusehen, da andernfalls der Verdränger bei einer auch nur geringen, zusätzlich zur Kreisbewegung ausgeführten Drehbewegung sofort eine mechanische Beschädigung erleiden würde. Auch für diese Verdrängermaschinen kommen kostenaufwendig ge baute oder zerspanend hergestellte Exzenterwellen zum Einsatz, wobei der Verdränger auch axial gefedert und mit einer inte grierten Verdrehsicherung zusätzlich gelagert sein kann. Eine bekanntgewordene Verdrehsicherung umfaßt mehrere, jeweils druck federbelastete Kugeln, die in entsprechend ausgebildeten Pfan nen eine geringe exzenterförmige Bewegung ausführen.DE-OS 26 03 462 discloses a positive displacement machine for com pressible media. Here, too, the displacer describes a circle send translational movement around an eccentric track. With such It is indispensable for designs, a twist for the displacer fuse must be provided, otherwise the displacer at a even slight, in addition to the circular movement Rotation would immediately suffer mechanical damage. These displacement machines are also expensive built or machined eccentric shafts for use, the displacer also axially sprung and with an inte grated anti-rotation device can also be stored. A Known anti-rotation lock includes several, each pressure spring-loaded balls, in appropriately trained Pfan Carry out a slight eccentric movement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuter te federelastische Exzenterlagerung für den Verdränger einer Ver drängermaschine konstruktiv so zu gestalten, daß sie sich kosten günstiger herstellen läßt.The invention is based on the object explained at the outset te spring-elastic eccentric bearing for the displacer of a ver to design the press machine so that it costs itself can be produced more cheaply.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Lager scheibe, in der exzentrisch zum äußeren Lagermantel eine Aus nehmung für die Aufnahme einer Welle angeordnet ist, wobei das den Zwischenraum zwischen Lagermantel und Ausnehmung ausfüllende Material gummielastisch ausgebildet ist.This object is achieved according to the invention by a bearing disc, in the eccentric to the outer bearing jacket an off is arranged for receiving a shaft, the filling the space between the bearing jacket and the recess Material is rubber-elastic.

Da es durch Elektronenstrahlvernetzung bereits möglich ist, einem Kunststoff unterschiedliche Federcharakteristiken zu ver leihen, bestände die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Lager scheibe einteilig auszubilden. Für eine eher konventionelle Herstellung ist es jedoch vorteilhaft, wenn der äußere Lagerman tel ein Lagerring ist, in den eine die genannte Ausnehmung bil dende Buchse einvulkanisiert ist. Dabei kann der Lagerring vor zugsweise der Innenring eines Wälzlagers sein.Since it is already possible through electron beam crosslinking, a plastic different spring characteristics to ver borrow, there is the possibility of the bearing of the invention to form the disc in one piece. For a more conventional one Manufacturing, however, it is advantageous if the outer Lagerman tel is a bearing ring in which the said recess bil the socket is vulcanized. The bearing ring can preferably be the inner ring of a rolling bearing.

Als gummielastisches Material kann z.B. Kautschuk Verwendung finden. Dabei sind die Betriebstemperaturen für die Werkstoff wahl des Kautschuks und die gewünschten Betriebsdrücke für die Shore-Härte (Federkennlinie)des Kautschuks sowie für die Quer schnitte der Exzenterlagerungen bestimmend. Durch gezielt angeord nete und ausgebildete Querschnittsschwächungen (Kerben, Sicken und/oder Kanäle o.dergl.) im gummielastischen Material läßt sich eine bestimmte Federkennlinie erzielen.As a rubber-elastic material, e.g. Rubber use Find. The operating temperatures for the material choice of rubber and the desired operating pressures for the Shore hardness (spring characteristic) of the rubber and for the cross determining the eccentric bearings. Arranged through targeted nete and trained cross-sectional weakening (notches, beads and / or channels or the like) in the rubber-elastic material achieve a certain spring characteristic.

Die erfindungsgemäße Lagerscheibe ist einfach herzustellen, schnell und komplikationslos zu montieren, zuverlässig im Be trieb aber genügsam in der Wartung. Versuche haben gezeigt, daß bei den erfindungsgemäßen federelastischen Lagerungen nicht nur die vorgegebenen Betriebsdrücke einwandfrei erreicht, sondern daß insbesondere bei mehrwelligen Maschinen die Toleranzen der einzelnen Maschinenteile einwandfrei kompensiert werden.The bearing disc according to the invention is simple to manufacture, quick and easy to assemble, reliable in operation but drove frugally in maintenance. Experiments have shown that not only in the spring-elastic bearings according to the invention the specified operating pressures are reached perfectly, but that the tolerances of the individual machine parts can be compensated perfectly.

Für die Drehmoment-Übertragung zwischen Welle und gummielasti scher Exzenterlagerung können alle denkbaren formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindungstechniken wie Gewinde, Keil-/Nut-Verbindung, Aufpressen o.dergl. gewählt werden.For the transmission of torque between the shaft and the rubber-elastic eccentric bearing, all conceivable form-fitting and / or non-positive connection technologies such as thread, key / groove connection, pressing or the like. to get voted.

Eine nicht nur in radialer Richtung sondern auch in axialer Richtung federelastisch ausgebildete Exzenterlagerung ist er findungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring und/oder die Buchse mit einem Kragen einen Teilbereich der Stirnseiten des gummielastischen Materials abdeckt bzw. abdecken.One not only in the radial direction but also in the axial one It is in the direction of a spring-elastic eccentric bearing according to the invention, characterized in that the bearing ring and / or the socket with a collar a part of the end faces of the rubber-elastic material covers or cover.

Eine ebenso preiswert herzustellende wie zuverlässig arbeitende Verdrehsicherung für den Verdränger besteht erfindungsgemäß aus einer Lagerscheibe, in der exzentrisch zum äußeren Lagermantel eine Ausnehmung für die Aufnahme eines Zapfens o.dergl. angeord net ist, wobei die Lagerscheibe aus zwei Deckscheiben besteht, die zwischen sich sandwichartig eine Schicht aus gummielasti schem Material einschließen. An equally inexpensive to manufacture as well as reliably working anti-rotation device for the displacer according to the invention consists of a bearing disc in which an eccentric to the outer bearing jacket a recess for receiving a pin or the like. is angeord net, the bearing disc consists of two cover plates sandwiching between them a layer of rubber-elastic material.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungs formen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, some are exemplary embodiments Shown forms of the invention. Show it:

Fig. 1 eine Lagerscheibe in Draufsicht; Figure 1 is a bearing washer in plan view.

Fig. 2 einen Querschnitt der Lagerscheibe gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a cross section of the bearing disk according to FIG. 1;

Fig. 3 in einer abgewandelten Ausführungsform eine Lager scheibe in einer Darstellung gemäß Fig. 1; Fig. 3 in a modified embodiment, a bearing disc in a representation according to FIG. 1;

Fig. 4 die Lagerscheibe gemäß Fig. 3 im Querschnitt (obere Hälfte) sowie in Stirnansicht (untere Hälfte); . Fig. 4 is the bearing disc of Figure 3 in cross-section (upper half) and in end view (lower half);

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform einer Lagerscheibe in einer Darstellung gemäß Fig. 1; FIG. 5 shows a modified embodiment of a bearing disk in a representation according to FIG. 1;

Fig. 6 die andere Stirnseite der Lagerscheibe gemäß Fig. 5; FIG. 6 the other end face of the bearing washer according to FIG. 5;

Fig. 7 ein Querschnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6; Fig. 7 is a cross section along the line VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform einer Lagerscheibe in einer Darstellung gemäß Fig. 5; FIG. 8 shows a modified embodiment of a bearing disk in a representation according to FIG. 5;

Fig. 9 einen Querschnitt durch die Lagerscheibe gemäß Fig. 8; FIG. 9 shows a cross section through the bearing disk according to FIG. 8;

Fig. 10 in Draufsicht und zum Teil im Schnitt gemäß der Liniel B-B in Fig. 11 eine Exzenterlagerung mit einer Ver drehsicherung für einen Verdränger und Fig. 10 in plan view and partly in section along the line BB in Fig. 11, an eccentric bearing with a rotation lock for a displacer and

Fig. 11 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 10. Fig. 11 in an enlarged scale a section along the line AA in Fig. 10.

Fig. 1 zeigt eine Lagerscheibe 3, in der exzentrisch zum äußeren Lagermantel 4 eine Ausnehmung 5 für die Aufnahme einer nicht dargestellten Welle angeordnet ist. Das den Zwischenraum zwischen Lagermantel 4 und Ausnehmung 5 ausfüllende Material 7 ist gummielastisch ausgebildet. Der äußere Lagermantel 4 wird durch einen Lagerring 8 gebildet, in den eine die genannte Aus nehmung 5 bildende Buchse 9 einvulkanisiert ist. Fig. 1 shows a bearing disk 3, eccentric, a recess 5 is arranged for receiving a shaft not shown in the to the outer bearing shell 4. The material 7 filling the space between the bearing jacket 4 and the recess 5 is designed to be rubber-elastic. The outer bearing jacket 4 is formed by a bearing ring 8 , in which the said recess 5 from the socket 9 is vulcanized.

Die Fig. 3 und 4 lassen erkennen, daß der Lagerring 8 auch der Innenring eines Wälzlagers 10 sein kann. In beiden Aus führungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 4 beträgt der Innen durchmesser des Lagerringes 4 ein Mehrfaches von dem der Buchse 9.See Figs. 3 and 4 blank, that the bearing ring 8 can also be the inner ring of a rolling bearing 10 degrees. In both Figure 1 from the inner exemplary embodiments in FIGS. 4 to is diameter of the bearing ring 4, a multiple of that of the bushing 9.

Bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 4 weist die Lagerscheibe 3 ausschließlich in radialer Richtung federelastische Eigenschaften auf.In the two exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 4, the bearing disk 3 has spring-elastic properties exclusively in the radial direction.

Um eine nicht nur in radialer Richtung sondern auch in axialer Richtung federelastisch ausgebildete Exzenterlagerung zu er halten können gemäß den Fig. 5 bis 7 sowohl der Lagerring 8 als auch die Buchse 9 jeweils mit einem Kragen 11 bzw. 12 einen Teilbereich der Stirnseiten des gummielastischen Materials 7 abdecken. Der federelastische Weg in radialer Richtung wird be stimmt durch den Radialabstand 15 zwischen dem Kragen 11 und der Buchse 9 bzw. durch den Radialabstand 16 zwischen dem Kra gen 12 und dem Lagerring 8. Im Ausführungsbeispiel ist dieser radiale Federweg verhältnismäßig kurz ausgebildet; Fig. 7 läßt erkennen, daß die federelastische Ausbildung in Axial richtung größer ist. Diese ergibt sich aus dem Axialabstand zwischen den genannten Kragen 11 und 12 sowie aus der Elastizität des gummielastischen Materials 7. Die genannten Radialabstände 15, 16 zwischen dem Kragen 11 und der Buchse 9 bzw. dem Kragen 12 und dem Lagerring 8 können von dem gummi elastischen Material 7 ausgefüllt oder aber von diesem Material ausgespart sein.In order to hold a not only in the radial direction but also in the axial direction of spring-elastic eccentric bearing according to FIGS . 5 to 7, both the bearing ring 8 and the bushing 9 each with a collar 11 or 12 a portion of the end faces of the rubber-elastic material 7 cover. The resilient path in the radial direction is determined by the radial distance 15 between the collar 11 and the socket 9 or by the radial distance 16 between the Kra gene 12 and the bearing ring 8th In the exemplary embodiment, this radial spring travel is relatively short; Fig. 7 shows that the resilient training in the axial direction is greater. This results from the axial distance between the mentioned collars 11 and 12 and from the elasticity of the rubber-elastic material 7 . The radial distances 15 , 16 mentioned between the collar 11 and the bush 9 or the collar 12 and the bearing ring 8 can be filled with the rubber-elastic material 7 or can be left out of this material.

Die Lagerscheibe 3 gemäß den Fig. 8 und 9 weist nur in axialer Richtung federelastische Eigenschaften auf. Hier besteht die Lagerscheibe 3 aus zwei Deckscheiben 14, die zwischen sich sandwichartig eine Schicht aus gummielastischem Material 7 ein schließen. Wie bei den vorgehend beschriebenen Ausführungsformen ist auch hier exzentrisch zum äußeren Lagermantel 4 eine Aus nehmung 5 für die Aufnahme eines Zapfens oder dergl. angeordnet. Fig. 9 läßt erkennen, daß das gummielastische Material 7 so wohl im Bereich des Lagermantels 4 als auch im Bereich der Aus nehmung 5 etwas radial nach innen zwischen die beiden Deckschei ben 14 eingewölbt ist.The bearing disk 3 according to FIGS . 8 and 9 has spring-elastic properties only in the axial direction. Here, the bearing disk 3 consists of two cover disks 14 , which sandwich a layer of rubber-elastic material 7 between them. As in the above-described embodiments, a recess 5 for receiving a pin or the like is also arranged eccentrically to the outer bearing jacket 4 . Fig. 9 shows that the rubber-elastic material 7 so well in the region of the bearing shell 4 as well as in the area from recess 5 ben somewhat radially inwardly between the two cover plates 14 is arched.

Die Fig. 10 und 11 zeigen die Einsatzmöglichkeiten für die vorstehend beschriebenen Lagerscheiben. Dabei zeigt Fig. 11 einen Querschnitt durch eine Verdrängermaschine und läßt einen Verdränger 1 erkennen, der gegenüber einer Verdrängerkammer bzw. einem Verdrängergehäuse 2 eine Translationsbewegung um einen Exzenter a ausführt. Hierbei erfolgt der Antrieb des Ver drängers 1 in herkömmlicher Weise über eine Exzenterwelle 6. Erfindungsgemäß kann für die Exzenterlagerung des Verdrängers 1 eine Lagerscheibe 3 gemäß den Fig. 1 bis 6 Verwendung finden. Zusätzlich zeigen die Fig. 10 und 11 auch noch eine Verdreh sicherung für den Verdränger 1. Diese Verdrehsicherung wird ge bildet durch eine Lagerscheibe 3 gemäß den Fig. 8 und 9, also eine Lagerscheibe die ausschließlich in Axialrichtung federelastisch ausgebildet ist. In die um das Maß a exzentrisch zum äußeren Lagermantel 4 angeordnete Ausnehmung 5 greift ein Zapfen 13 ein. FIGS. 10 and 11 show the possible applications for the above described bearing discs. Here, FIG. 11 shows a cross section through a displacement machine and reveals a displacer 1, executes with respect to a displacement chamber and a displacer 2 translational movement about an eccentric a. Here, the drive of the displacer 1 takes place in a conventional manner via an eccentric shaft 6 . According to the invention, a bearing disk 3 according to FIGS. 1 to 6 can be used for the eccentric bearing of the displacer 1 . In addition, FIGS . 10 and 11 also show an anti-rotation device for the displacer 1 . This anti-rotation device is formed by a bearing disk 3 according to FIGS. 8 and 9, ie a bearing disk which is designed to be spring-elastic only in the axial direction. In the arranged by the dimension a eccentrically to the outer bearing shell 4 recess 5, a pin 13 engages.

Claims

1. Spring-elastic eccentric bearing for displacement machines, the displacer ( 1 ) of which performs a circular translational movement around an eccentric, characterized by a bearing disc ( 3 ), in the eccentric to the outer bearing jacket ( 4 ), a recess ( 5 ) for receiving a shaft ( 6 ) is arranged, the space between the bearing's rule ( 4 ) and recess ( 5 ) filling material ( 7 ) is formed rubber-elastic.

2. Eccentric bearing according to claim 1, characterized in that the outer bearing jacket ( 4 ) is a bearing ring ( 8 ), in which a said recess ( 5 ) forming bushing ( 9 ) is vulcanized.

3. eccentric bearing according to claim 2, characterized in that the bearing ring ( 8 ) is the inner ring of a rolling bearing ( 10 ).

4. eccentric bearing according to claim 2 or 3, characterized in that the inner diameter of the bearing ring ( 8 ) is a multiple of that of the socket ( 9 ).

5. eccentric bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the rubber-elastic material ( 7 ) is rubber.

6. eccentric bearing according to one of the preceding claims, characterized by specifically arranged and formed cross-sectional weakenings in the rubber-elastic material ( 7 ) to achieve a certain spring characteristic.

7. eccentric bearing according to one of claims 2 to 6, characterized in that the bearing ring ( 8 ) and / or the bushing ( 9 ) with a collar ( 11 , 12 ) covers a portion of the end faces of the rubber-elastic material ( 7 ) .

8. eccentric bearing according to claim 1, characterized by an anti-rotation device for the displacer ( 1 ), consisting of a bearing washer ( 3 ) in the eccentric to the outer bearing casing ( 4 ), a recess ( 5 ) for receiving a pin ( 13 ) o .dergl. is arranged, the bearing washer ( 3 ) consists of two cover disks ( 14 ) sandwiching between them a layer of rubber-elastic material ( 7 ).